La forte gravité au-delà de la relativité générale
Les physiciens travaillant sur le projet ASTRONGR financé par l'UE ont cherché à analyser des champs gravitationnels forts dans lesquels peuvent survenir des écarts par rapport à la relativité générale. Ils ont utilisé les trous noirs comme «laboratoires cosmiques» pour tester le régime des champs forts de la théorie d'Einstein. La structure de ces objets compacts a été étudiée à l'aide de différentes théories de la gravité, les théories scalaires tensorielles. Même si le modèle théorique actuel des trous noirs est cohérent avec la relativité générale, il se peut qu'il ne le soit pas avec ces extensions de la théorie d'Einstein. En effet, les chercheurs du projet ASTRONGR ont conduit une série de calculs sur les trous noirs entourés de matière. Ils ont découvert différents mécanismes qui font que les trous noirs deviennent instables à cause des perturbations qui les entourent. À l'avenir, des observations réalisées grâce à des instruments permettant d'enregistrer des ondes gravitationnelles pourraient conforter les découvertes des chercheurs du projet ASTRONGR. D'un autre côté, les observations astronomiques existantes des trous noirs tournants leur ont permis de tester un aspect fondamental du modèle standard et ont permis aux chercheurs de fixer la contrainte la plus rigoureuse sur la masse des photons qui est estimée comme étant cent milliards de fois inférieure à la masse du neutrino. De plus, les chercheurs du projet ASTRONGR ont fixé des contraintes théoriques sur la proportion de matière sombre cachée dans les trous noirs primordiaux. En particulier, ils ont exclu la possibilité que la matière sombre soit constituée de ces trous noirs formés lorsque des régions denses de l'Univers primitif ont connu un effondrement gravitationnel. Leurs multiples découvertes sont décrites dans 22 articles publiés dans des revues à comité de lecture international, dont les prestigieuses Physical Review Letters et Physical Review D. Les chercheurs du projet ASTRONGR ont également présenté leurs résultats lors de grandes conférences scientifiques au Canada, en Italie et au Japon. Le projet ASTRONGR a permis d'élargir le spectre de nos connaissances sur les origines de la gravité. Les trous noirs et autres objets compacts tels que les étoiles à neutrons non seulement portent l'empreinte de corrections possibles de la relativité générale, mais révèlent aussi un lien difficile à trouver entre gravité et mécanique quantique. Motivé par l'avènement de l'astronomie des ondes gravitationnelles, le projet ASTRONGR a ouvert la voie à de nouvelles études.
Mots‑clés
Gravité, relativité générale, trous noirs, ondes gravitationnelles, étoiles de neutrons
