Nouveaux cheveux pour les trous noirs

Dans le cadre de son ERC, Geoffrey Compère – service de Physique théorique et mathématique – apporte de nouveaux concepts pour mieux comprendre les trous noirs et le vide. Une histoire de cheveux et d'équations...

Les trous noirs n'ont pas de cheveux ! La citation est familière des (astro)physiciens qui connaissent le théorème de calvitie selon lequel les trous noirs stationaires ne seraient définis que par trois paramètres : leur masse, la charge électrique et le moment cinétique. Ce qui, bien sûr, limiterait fortement notre description de ces trous noirs...

Geoffrey Compère,en collaboration avec Jiang Long - service de Physique théorique et mathématique, Faculté des Sciences - vient toutefois d'ajouter quelques « cheveux » à nos trous noirs : il apporte de nouveaux outils pour décrire les trous noirs et même le vide.

Et pour ce faire, le chercheur s'appuie sur la symétrie BMS découverte dans les années '60. Etudiée de longue date à l'ULB – Geoffrey Compère y a consacré une partie de sa thèse de doctorat sous la supervision de Glenn Barnich qui y a dédié une partie de sa carrière -, la symétrie BMS est aussi au cœur de récents travaux de Stephen Hawking : quand un trou noir se forme, l'information de ce qu'il y avait avant lui semble disparaître, « engloutie » dans le trou noir. Or, cette disparition est contraire à la mécanique quantique qui stipule que l'information décrivant un système physique est toujours conservée. Selon Hawking et ses collaborateurs, des informations supplémentaires viendraient de la symétrie BMS, symétrie fondamentale de la gravité.

Dans la continuité de ces travaux, Geoffrey Compère a mis au point un modèle de l'effet mémoire dû à la symétrie BMS. Chaque trou noir possèderait des charges conservées additionnelles, dites superrotations, qui encoderaient l'état de brisure de la symétrie BMS autour du trou noir. Le chercheur, lauréat d'un prestigieux « starting grant » du Conseil européen de la recherche, permet ainsi, grâce à la symétrie BMS, de décrire de nouvelles propriétés de la structure du vide de la relativité générale d'Einstein et de proposer une nouvelle solution de trou noir qui encoderait une mémoire de sa formation.

Cette recherche est présentée et synthétisée en trois articles parus ou à paraître prochainement dans Journal of High Energy Physics, Classical and Quantum Gravity et International Journal of Modern Physics (version plus littéraire où le chercheur s'est limité à quatre équations...). Tous les articles sont accessibles en libre accès sur l'archive arXiv.org.


Zic2 et le développement embryonnaire

Le développement d'un embryon est une manœuvre de précision: si un seul acteur ou un élément est défaillant, des malformations et/ou maladies peuvent en résulter. C'est notamment le cas pour l'holoprosencephalie (HPE), une fusion des deux lobes du cerveau antérieur qui entraîne des malformations ainsi qu'un retard intellectuel et une durée de vie réduite.

Les gènes ZIC (zinc finger of the cerebellum) sont suspectés d'être impliqués dans le développement de cette maladie : la mutation du gène Zic2 est en effet associée à l'HPE chez l'homme et la souris. Dans une étude publiée dans Human Molecular Genetics, l'équipe de Jacob Souopgui (Laboratoire d'Embryologie et Biotechnologie, Faculté des Sciences, Biopark) vient éclairer le rôle de ce gène.

En collaboration avec des collègues de la KUL et de l'Université Nationale d'Australie, les chercheurs ont réalisé des travaux in vitro et in vivo, aux niveaux génétiques et biochimiques, sur différents systèmes modèles. Leur étude suggère que Zic2 serait un modulateur de la voie de signalisation TGFb/NODAL : Zic2 interagit physiquement avec les protéines SMADs, des récepteurs qui contrôlent la transcription de certains gènes responsables des changements morphologiques durant le développement embryonnaire.

Il s'agit de la première explication de la manière dont la perte de fonction de Zic2 pourrait induire l'holoprosencephalie.

Zic2 mutation causes Holoprosencephaly via disruption of NODAL signalling.
Houtmeyers, Rob; Tchouate Gainkam, Lea Olive; Glanville-Jones, Hannah HA; Van den Bosch, Ben B; Chappell, Anna A; Barratt, Kristen KS; Souopgui, Jacob; Tejpar, Sabine; Arkell, Ruth


Brussels Studies : le logement à Bruxelles

En tant qu'élément fondamental de nos vies, le logement et la question de l'accès à celui-ci constituent un enjeu important, en particulier dans les villes. Une équipe pluridisciplinaire, rassemblée autour de Christian Dessouroux (IGEAT, Faculté des Sciences), a étudié l'état des lieux des logements à Bruxelles. Détaillée dansune publication du Brussels Studies Institute, l'étude apporte plusieurs constats.

Premièrement, la difficulté de cerner précisément la demande : une part non négligeable des citoyens bruxellois n'est pas inscrite dans les registres d'état civil. Ceci mène à une sous-estimation de la population résidente de fait, formant la demande réelle en logements à Bruxelles.

Le second constat a trait à la forte hiérarchisation sociale du marché du logement : une part grandissante de ménages ne dispose pas des ressources financières nécessaires pour entrer ou évoluer sur le marché immobilier. Ceci renforce une série de modes de cohabitation alternatifs ou contraints, comme la colocation, l'habitat groupé, l'hébergement chez un tiers, les squats... Pour certains, quitter Bruxelles constitue la seule alternative pour échapper aux prix élevés et aux mauvaises conditions de logement.

Vu la pénurie persistante de logements sociaux et la faible régulation du segment privé, le marché bruxellois ne peut répondre à la demande en logement bons marché et est actuellement insuffisamment prémuni contre un creusement des inégalités d'accès à un logement correct.


Formation, développement et géographie

Actuellement, 18 nouveaux stagiaires (dont 15 boursiers ARES) issus de pays en développement sont formés par l'Institut de Gestion de l'Environnement et d'Aménagement du Territoire (IGEAT), Faculté des Sciences, à la collecte et à l'analyse de données géographiques.

Grâce à l'obtention de financements ARES-CCD par Éléonore Wolff, Maëlle Vercauteren Drubbel et Moritz Lennert (IGEAT), cette formation en Systèmes d'Information Géographique Libres se poursuivra pendant 5 ans.

D'une durée de 6 mois, ce stage est destiné à des professionnels qui, dans leur métier, ont besoin de collecter et d'analyser des données géographiques et se centre sur un projet d'application dont la thématique est liée à la pratique professionnelle du stagiaire. Les chercheurs y donnent certains cours selon leurs compétences et/ou deviennent une personne ressource pour renforcer l'encadrement du projet d'application de chaque stagiaire.

Depuis 8 ans, une formation équivalente de 4 mois a permis de former 123 stagiaires répartis essentiellement en Afrique.


Chasse aux étoiles binaires: une série de candidates identifiées

Représentant environ 50% des étoiles de notre galaxie, les étoiles doubles jouent un rôle important si on souhaite comprendre l'évolution de l'ensemble des étoiles, pas seulement celle du Soleil. L'identification de la nature binaire d'un objet pourtant parfois vu comme simple est donc une première étape. Parmi les différentes techniques disponibles pour cette identification, celle qui combine astrométrie (i.e. mesure de la position des étoiles) et photométrie est la plus rarement employée car, d'une part, l'astrométrie est, en elle-même, deja rarement utilisée, mais l'astrométrie dans differents filtres photométriques l'est encore beaucoup plus rarement.

Le Sloan Digital Sky Survey offre la possibilité de mettre cette combinaison en oeuvre. Encore mieux, il dispose de telles combinaisons à différentes époques. Une série de candidates binaires ont ainsi été identifiées par une équipe belgo-américaine et ensuite confirmées pour certaines d'entre elles. Ces objets vont maintenant pouvoir faire l'objet d'observations complémentaires, y compris par la sonde Gaia pour laquelle une équipe de l'ULB dispose d'une place de choix.

Ce travail, réalisé par Dimitri Pourbaix, chercheur à l'Institut d'Astronomie et d'Astrophysique (Faculté des Sciences), et des collègues américains, a été publié dans Astronomy & Astrophysics. L'équipe avait déjà publié une étude du même genre en 2004 mais la version 2016 est plus complète et plus robuste car les chercheurs ont pu confirmer les détections d'étoiles binaires à partir d'observations répétées des mêmes objets. Originalité : le travail a aussi été réalisé avec l'aide des étudiants. Ainsi, une étudiante (M. Rigaux) a collaboré à cette recherche dans le cadre de son stage de BAC3 en physique et une élève de 6e secondaire du Collège Saint-Hubert (A. Rubbens) a participé lors d'un stage d'observation au laboratoire.

Robust detection of CID double stars in SDSS.
Pourbaix, Dimitri, Knapp, Gillian; Gunn, James E.; Lupton, Robert H.; Ivezic, Zeljko; Siopis, Christos; Rigaux, Morgane; Rubbens, Anne.
Référence Astronomy & astrophysics, 591, A96