Imaginez un trou noir en rotation si colossal et si puissant qu'il donne un coup de pied aux photons, les unités de base de la lumière, et les envoie caréner des milliers d'années-lumière à travers l'espace. Des scientifiques annoncent dans la revue La nature La physique aujourd'hui que ces photons bien voyagés portent encore la signature de cette secousse colossale, comme une distorsion dans la façon dont ils se déplacent. La perturbation est comme une missive à longue distance du trou noir lui-même, contenant des informations sur sa taille et la vitesse de sa rotation.
Les chercheurs disent que les photons bousculés sont essentiels pour démêler la théorie qui prédit les trous noirs en premier lieu.
«Il est rare dans la recherche sur la relativité générale qu'un nouveau phénomène soit découvert qui nous permette de tester la théorie davantage», explique Martin Bojowald, professeur de physique à Penn State et auteur d'un Nouvelles et opinions article qui accompagne l'étude.
Les trous noirs sont si puissants par gravité qu'ils déforment la matière proche et même l'espace et le temps. Appelé framingragging, le phénomène peut être détecté par des gyroscopes sensibles sur satellites, note Bojowald.
L'auteur principal de l'étude Fabrizio Tamburini, astronome de l'Université de Padoue (Padoue) en Italie, et ses collègues ont calculé que l'espace-temps rotatif peut conférer à la lumière une forme intrinsèque de moment angulaire orbital distinct de son spin. Les auteurs suggèrent de visualiser cela comme des fronts d'onde non plans de cette lumière torsadée comme un escalier en colimaçon cylindrique, centré autour du faisceau lumineux.
«Le motif d'intensité de la lumière torsadée transversalement au faisceau montre une tache sombre au milieu - où personne ne marcherait dans l'escalier - entourée de cercles concentriques», écrivent-ils. «La torsion d'un mode pur [moment angulaire orbital] peut être observée dans les modèles d'interférence.» Ils disent que les chercheurs ont besoin de 10 000 à 100 000 photons pour reconstituer l'histoire d'un trou noir.
Et les télescopes ont besoin d'une sorte de vision 3D (ou holographique) pour voir les tire-bouchons dans les ondes lumineuses qu'ils reçoivent, Bojowald a déclaré: «Si un télescope peut zoomer suffisamment près, on peut être sûr que tous les 10 000 à 100 000 photons proviennent de le disque d'accrétion plutôt que d'autres étoiles plus éloignées. Le grossissement du télescope sera donc un facteur crucial. »
Il estime, sur la base d'un calcul approximatif, qu '«une étoile comme le soleil aussi loin que le centre de la Voie lactée devrait être observée pendant moins d'un an. Ce ne sera donc pas une image directe, mais il ne faudrait pas attendre très longtemps. »
Le co-auteur de l'étude, Bo Thidé, professeur et directeur de programme à l'Institut suédois de physique spatiale, a déclaré qu'une année pourrait être conservatrice, même dans le cas d'une petite rotation et d'un besoin de jusqu'à 100 000 photons.
"Mais qui sait", a-t-il dit. «Nous en saurons plus après avoir effectué d'autres modélisations détaillées - et des observations, bien sûr. A cette époque, nous insistons sur la découverte d'un
nouveau phénomène de relativité générale qui nous permet de faire des observations, en laissant de côté les prédictions quantitatives précises. »
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