Les scientifiques suggèrent que des télescopes avancés pourraient détecter des différences subtiles dans les images de trous noirs pour évaluer des théories alternatives de la gravité. Les successeurs du Event Horizon Telescope pourraient révéler des variations par rapport à la relativité générale dans des environnements gravitationnels extrêmes. Cependant, détecter ces différences nécessitera une collecte extensive de données sur plusieurs années.
Le Event Horizon Telescope a récemment fourni les premières images des environs des trous noirs, améliorant la résolution dans les régions dominées par une gravité extrême. Ce progrès soulève des questions sur la nature de la gravité, compte tenu des incompatibilités de la relativité générale avec la mécanique quantique et son échec à expliquer la matière noire. Les chercheurs proposent que les environnements de trous noirs pourraient amplifier des différences subtiles dans les théories alternatives de la gravité, permettant potentiellement aux télescopes de nouvelle génération d'éliminer certains modèles.
Une équipe de quatre physiciens de Shanghai et du CERN a repris son analyse pré-Event Horizon Telescope pour évaluer les capacités futures. Ils se sont concentrés sur les trous noirs rotatifs, où le glissement de cadre déforme les trajectoires de la lumière. Comme le notent les chercheurs, « La relativité générale prédit que l'image d'une telle région consistera en une série d'images annulaire imbriquées où chaque anneau est distingué par le nombre de demi-orbites [du trou noir] que les photons effectuent avant d'atteindre l'observateur. » Mesurer les anneaux de photons pourrait sonder une courbure forte et stationnaire.
En utilisant la métrique paramétrique Konoplya–Rezzolla–Zhidenko, l'équipe a varié deux paramètres de zéro à un, créant quatre variantes de gravité aux côtés de la métrique Kerr standard de la relativité générale. Des simulations hydrodynamiques ont modélisé l'environnement tridimensionnel, incluant la matière infalling, les champs magnétiques et les jets. Les images résultantes montrent des anneaux lumineux asymétriques, avec un côté plus lumineux en raison de la rotation. Des différences ont émergé : une variante a produit l'anneau le plus petit mais le plus lumineux, une autre a réduit le contraste entre les côtés, et les largeurs des jets ont varié.
« Des différences sont évidemment présentes dans les images », concluent les chercheurs, « mais elles sont aussi plutôt petites même en considérant les déviations les plus extrêmes de [la relativité générale]. » La variabilité des trous noirs due aux changements dans le disque d'accrétion compliquera la détection, nécessitant des observations sur plusieurs années. Des données supplémentaires comme la polarisation ou les cartes spectrales peuvent être essentielles pour discriminer les théories. Une campagne coordonnée avec les mises à niveau du Event Horizon Telescope de nouvelle génération et des instruments basés dans l'espace pourrait faire avancer la recherche gravitationnelle.
L'étude paraît dans Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02695-4.