Une nouvelle compréhension des trous noirs
La théorie de la relativité générale d'Einstein a redéfini la loi de la gravité de Newton et a mis en place le continuum espace-temps de trois dimensions spatiales et d'une dimension temporelle. Elle présente des implications intéressantes telles que le «pliage» du cosmos par des objets très massifs. Elle prédit également l'existence d'ondes gravitationnelles, propageant les distorsions dans la géométrie de l'espace et les trous noirs. Les connexions expérimentales directes à ces théories, telles que la détection des ondes gravitationnelles et la production de trous noirs sur le Grand collisionneur de hadrons (LHC, Large Hadron Collider) ont encouragé la maturation d'un nouveau champ au sein de la relativité générale appelé la relativité numérique. Le réseau de formation NRHEP (Numerical relativity and high energy physics), financé par l'UE, a promu l'excellence européenne dans cet incroyable nouveau domaine. Le réseau a produit plus de 100 articles scientifiques publiés dans des revues internationales prestigieuses, dont 11 articles publiés dans les prestigieuses Physical Review Letters. Les participants ont produit quelques-unes des meilleures valeurs phénoménologiques pour l'énergie rayonnée (comme les ondes gravitationnelles) dans la collision de deux particules ponctuelles à la vitesse de la lumière, ce qui est pertinent pour les scénarios de gravité TeV testés au LHC. Un autre résultat largement applicable est que de la matière noire peut s'accumuler dans les étoiles et donner des configurations beaucoup plus stables qu'on ne le pensait. D'importants nouveaux résultats ont été obtenus pour les trous noirs. On a résolu un problème de longue date pour le calcul des perturbations pour les trous noirs de Kerr-Newman (rotation et charge). Deux mécanismes ont été découverts pouvant rendre les trous noirs de Kerr instables dans certaines théories alternatives de gravité. Un nouveau type de trou noir en rotation a été trouvé, d'une pertinence astrophysique potentielle, qui contourne la croyance établie selon laquelle la relativité générale avec des sources simples, physiques n'admet comme solutions que des trous noirs de Kerr. Ces nouveaux trous noirs peuvent avoir des propriétés phénoménologiques très différentes. Le projet a montré que les collisions de particules à proximité de trous noirs en rotation rapide peuvent produire des éjectas de haute énergie, présentant la possibilité que le processus de Penrose par collision peut alimenter les rayons gamma et les rayons cosmiques à ultra-haute énergie. NRHEP a réalisé d'excellents progrès dans l'application de méthodes sur la relativité numérique à l'étude des trous noirs, pour traiter des questions inaccessibles pour d'autres méthodes. Étant donné les nombreux progrès réalisés dans les méthodes expérimentales et les résultats concernant la physique des hautes énergies, le projet a ouvert la voie à un impact significatif pour l'UE dans un domaine émergent qui promet de révolutionner notre compréhension du cosmos.
Mots‑clés
Trous noirs, relativité numérique, ondes gravitationnelles, NRHEP, physique des hautes énergies
