Formation d'un trou noir en relativité numérique

L'étude dynamique de phénomènes gravitationnels extrêmes comme l'effondrement d'un astre en trou noir, qui était inaccessible sauf pour quelques cas idéalisés disposant d'une solution analytique, a pu récemment commencer grâce à l'utilisation de méthodes numériques sophistiquées.

Des formulations adaptées de la relativité générale ont été proposées autour de 1999 notamment pour résoudre le problème de la stabilité de la simulation, et des premiers résultats remarquables sur le plan qualitatif ont été atteints en particulier avec les méthodes Baumgarte-Shapiro-Shibata-Nakamura et Ibanez-Font-Marti-Mueller.

Dans l'animation jointe (© University of Tokyo) on peut observer la complexité de l'effondrement d'une étoile à neutrons hypermassive en trou noir. L'écran de droite représente la densité, celui de gauche le champ magnétique.

Une autre simulation BSSN¹ (© NASA) de l'émission d'ondes gravitationnelles lors de la collision de deux trous noirs de Schwarzschild.



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¹ Méthode Baumgarte-Shapiro-Shibata-Nakamura