La découverte d’un lien entre les trous noirs et la matière noire pourrait résoudre le " problème du parsec final "

Les trous noirs sont considérés comme les objets astrophysiques les plus captivants. Plusieurs hypothèses ont été avancées concernant leur formation, notamment en ce qui concerne les trous noirs supermassifs (SMBH). Récemment, en adoptant une nouvelle approche, des chercheurs canadiens ont identifié un lien entre les trous noirs supermassifs et les particules de matière noire. Dans une nouvelle étude, ils suggèrent que la fusion de SMBH donnant lieu à un seul trou noir plus massif est influencée par le comportement des particules de matière noire. Cette découverte, selon eux, pourrait contribuer à résoudre le " problème du parsec final ".

Dans une étreinte gravitationnelle, les trous noirs supermassifs gravitent lentement les uns vers les autres. Selon les astronomes, leur rapprochement progressif devrait causer une émission d’ondulation dans la structure de l’espace-temps détectable depuis la Terre. C’est d’ailleurs ce que la communauté scientifique a avancé en 2023, lorsqu’un " bourdonnement " persistant d’ondes gravitationnelles raisonnant à travers l’Univers a été détecté. D’après les chercheurs, ce signal, aussi appelé "murmure de l’Univers ", pourrait être dû à la fusion de millions de trous noirs supermassifs, sur des milliards d’années.

Cependant, des simulations ont montré que lorsque des paires de SMBH se rapprochent dans un mouvement de spirale, leur approche s’arrête lorsqu’ils sont séparés d’environ un parsec (environ trois années-lumière), comme s’ils se répulsaient, empêchant ainsi la fusion. C’est ce résultat qui a donné son nom au " problème du parsec final ".

Une invitation à rêver, prête à être portée.

Récemment, une équipe de recherche de l’Université de Toronto et de l’Université McGill, dirigée par Gonzalo Alonso-Álvarez, semble avoir trouvé la solution dans le cadre d’une nouvelle étude publiée dans la revue Physical Review Letters. D’après eux, la clé réside dans l’inclusion de la matière noire, qui a longtemps été sous-estimée dans le cadre de ce processus. " Nous montrons que l’inclusion de l’effet de la matière noire, jusqu’alors négligé, peut aider les trous noirs supermassifs à surmonter ce parsec final de séparation et à fusionner. Nos calculs montrent comment cela peut se produire, contrairement à ce que l’on pensait jusqu’ici ", explique Alonso-Álvarez dans un communiqué de l’Université de Toronto.

Et si la matière noire n’était pas une substance passive et sans interaction ?

L’une des substances les plus mystérieuses de l’Univers est sans doute la matière noire (elle constituerait environ 85 % de la matière dans le cosmos). Bien qu’elle ne soit pas visible, elle témoigne de sa présence par le biais de ses effets gravitationnels sur la matière visible. Longtemps, les scientifiques ont pensé que cette matière était à la fois passive et sans interaction. Toutefois, ce n’est peut-être pas le cas. Alonso-Álvarez et son équipe suggèrent que si les particules de matière noire disposaient d’une propriété d’auto-interaction, cela génèrerait une impulsion supplémentaire pour " rassembler " les SMBH. Cette " matière noire auto-interactive " agirait par la suite comme une sorte de " colle " cosmique, permettant aux trous noirs de fusionner.

Mais la véritable question est de savoir, dans ce cas, comment cela est possible. Lorsque deux galaxies entrent en collision, leurs trous noirs centraux orbitent l’un autour de l’autre vers l’intérieur, en raison des interactions gravitationnelles avec les étoiles à proximité. Ils traversent ensuite un " pic " de concentration (très dense) de matière noire. Si cette matière noire n’interagit pas, ce pic est perturbé par le mouvement des trous noirs. En revanche, les particules de matière noire peuvent maintenir et stabiliser la structure du pic, à condition de " rebondir " les unes sur les autres.

" La possibilité que les particules de matière noire interagissent les unes avec les autres est une hypothèse que nous avons formulée, un ingrédient supplémentaire que tous les modèles de matière noire ne contiennent pas ", a déclaré Alonso-Alvarez. Il avance que leur argument réside sur le fait que " seuls les modèles contenant cet ingrédient peuvent résoudre le problème final du Parsec ".

Cette solution résout ainsi potentiellement le mystère cosmique détecté par le Pulsar Timing Array en 2023, ainsi que le problème du parsec final. D’après les chercheurs, même si la forme de ce signal d’ondes gravitationnelles ne correspond pas parfaitement à ce que l’on attend de modèles standard, leur modèle de matière noire en auto-interaction peut produire un spectre d’ondes gravitationnelles plus adapté à ces observations.

James Cline, co-auteur de l’étude, de l’Université McGill et du CERN, explique : " Une prédiction de notre proposition est que le spectre des ondes gravitationnelles observées par les réseaux de synchronisation de pulsars devrait être adouci aux basses fréquences. Les données actuelles suggèrent déjà ce comportement, et de nouvelles données pourraient le confirmer dans les prochaines années ".

L’étude d’Alonso-Alvarez et de ses collègues met en exergue le potentiel des ondes gravitationnelles dans le sondage de la nature de la matière noire. En revanche, des travaux supplémentaires devront être réalisés pour confirmer cette possibilité. " Notre travail est une nouvelle façon de nous aider à comprendre la nature particulaire de la matière noire ", a déclaré Alonso-Álvarez. " Nous avons découvert que l’évolution des orbites des trous noirs est très sensible à la microphysique de la matière noire, ce qui signifie que nous pouvons utiliser les observations de fusions de trous noirs supermassifs pour mieux comprendre ces particules ", conclut-il.

Source : Physical Review Letters

Dans la bibliothèque personnelle d'Hitler

Le journaliste américain Timothy Ryback a examiné les milliers de volumes du Führer.

Celui qui ordonna les autodafés de livres possédait 16.000 volumes, dont 1.200 ont survécu au pillage pour trouver refuge dans diverses universités américaines. En 1935, sa bibliothèque était si réputée qu'elle fit l'objet d'un reportage dans "The New Yorker". Comme toute bibliothèque, celle de Hitler - il en possédait en fait une dans chaque résidence - était constituée de couches successives.

A) Tout d'abord la bibliothèque de notaire, le fonds patrimonial, celui qui rassure et auquel on ne touche guère et qu'on lit peu. C'est là qu'on trouve "Don Quichotte", "les Voyages de Gulliver", "Robinson Crusoé", "la Case de l'oncle Tom", "Hamlet" ou les romans d'aventures de Karl May.

B) La bibliothèque active, la collection qui alimente le cerveau reptilien, les ouvrages auxquels on revient sans cesse, qu'on annote, qu'on fatigue, qu'on exploite à l'infini.

C) Ajoutons-y une troisième partie constituée des envois, des livres reçus et dédicacés, qui valent surtout par ce qu'ils nous disent des auteurs comme Jünger, qui envoie son "Feu et sang" "au Führer national Adolf Hitler". C'est bien évidemment la deuxième partie qui nous intéresse. C'est là que le crayon s'arrête, souligne, annote. Le simple inventaire des livres de la bibliothèque de Hitler n'aurait pas suffit à faire un livre de 450 pages. Timothy Ryback a donc entrecoupé l'examen du fonds Hitler par un examen de la pensée d'Hitler. Il montre en quoi certaines lectures ont pu alimenter des conversations ou déterminer des décisions. En considérant comme Walter Benjamin qu'un collectionneur est conservé par sa collection, il a cherché à suivre les obsessions et les évolutions d'Hitler :

"J'ai sélectionné les volumes existants qui recelaient un contenu émotionnel ou intellectuel significatif apportant quelque clarté sur le personnage, sur ses pensées dans la solitude et ses futurs discours ou actes publics." Dans ces rayons, on trouve quantité d'auteurs racistes et antisémites : l'industriel Henry Ford, l'émule de Gobineau Hans Günther, l'ultranationaliste Paul Lagarde, le rugueux bavarois Anton Drexler, le pangermaniste Heinrich Class, le professeur de gymnastique Otto Dickel ou le haineux Dietrich Eckart, qui mélangeait "Peer Gynt", l'occultisme et la mythologie germanique.

Tous ces fielleux délirants trouvent refuge dans la bibliothèque de Hitler. On ne sait pas s'il digère tout, mais il lit, crayon à la main. C'est un lecteur boulimique, vorace, fanatique. Un livre chaque nuit. Une lubie chaque jour. Le buste de Schopenhauer sur son bureau, cet autodidacte dévore Clausewitz, les biographies de Jules César et d'Alexandre le Grand, Emmanuel Kant, qu'on retrouve avec Machiavel dans son bunker après son suicide, et se nourrit de Fichte, qui, d'après Ryback, était "le philosophe le plus proche de Hitler et de son mouvement national-socialiste, dans son esprit comme dans sa dynamique". Hitler, qui déteste les intellectuels, surtout quand ils sont juifs, ingurgite également les ouvrages traitant de la spiritualité et de l'occultisme, qui se comptent par douzaines et sont peut-être les témoins les plus bavards des préoccupations profondes de leur propriétaire. "

Dans la biographie d'Heinrich Himmler parue en septembre dernier en Allemagne, Peter Longerich, grande autorité allemande sur l'histoire de "la solution finale", s'est brièvement intéressé aux lectures du grand ordonnateur de la Shoah. A côté des romans de gare, on trouve la médiocre littérature d'extrême droite, les traités racistes de Hans Günther, "le Manuel de la question juive" de Theodor Fritsch et tout un bric-à-brac de livres toc sur la télépathie, l'astrologie et ces sciences tellement parallèles qu'elles ne rencontrent jamais l'intelligence.

Dédicace de Leni Riefenstahl sur le premier volume des oeuvres complètes de Fichte : "A mon cher Führer, avec ma profonde admiration". Nous sommes là au coeur même du personnage d'Adolf Hitler, constate Timothy Ryback. Ce fut moins une distillation des philosophies de Schopenhauer et de Nietzsche qu'une théorie bon marché, puisée dans des livres de poche et des gros livres ésotériques, où l'on distingue la genèse d'un esprit mesquin, calculateur et prêt à cogner plus qu'à discuter.

Que peut-on conclure ? Que la lecture de Cervantès ou de Shakespeare ne préserve de rien, bien sûr. On le savait déjà. La culture n'est pas un rempart contre la barbarie. Elle se situe juste à côté. Il suffit de lire en ne voulant pas comprendre. Chez Hitler, ce ne sont pas les grands auteurs, les lourds classiques qui comptent, mais ce qu'il y a à côté. Le problème, c'est quand Goethe voisine avec des auteurs racistes. Les livres peuvent préserver de l'inhumanité, mais ils ne sont pas une condition suffisante. Tout dépend de l'usage qu'on en fait. Au fond, c'est la limite de l'investigation de Timothy Ryback. Il a cherché à comprendre ce qui se passait dans la tête d'Hitler en examinant a posteriori sa bibliothèque. Imaginons un seul instant qu'on ne sache rien de son propriétaire, que nous possédions juste une liste. On pourrait, en faisant l'inventaire, en déduire que l'homme sait choisir ses classiques, qu'il aime la guerre, qu'il est antisémite, qu'il apprécie l'occultisme, qu'il est curieux, bizarre, dérangé peut-être, mais rien ne nous dirait qu'il mit l'Europe à feu et à sang et qu'il extermina 6 millions de juifs. On peut faire dire beaucoup à une bibliothèque, mais sûrement pas ce que pensait vraiment son propriétaire.

L’explosion cambrienne déclenchée par plusieurs transgressions marines ?

Il y a 542 millions d'années apparaissaient, durant une période de quelques dizaines de millions d'années seulement, les grandes lignées d'animaux multicellulaires, comme les vertébrés et les arthropodes. Les lignées végétales et bactériennes se sont elles aussi diversifiées. 

Quel fut le déclencheur de cet événement planétaire ? 

La libération massive d'ions dans les océans, due à une érosion devenue intense, affirme une équipe américaine. Les organismes marins auraient utilisé ces polluants pour fabriquer des squelettes et des coquilles, une invention qui leur fut très profitable.

Les premières formes de vie seraient apparues sur Terre il y a 3,5 milliards d'années. Curieusement, ces êtres restèrent en grande majorité unicellulaires (vivant parfois en colonies) jusqu'à l'explosion cambrienne survenue il y a seulement 542 millions d'années. Cet événement vit alors naître de nombreux organismes pluricellulaires et des structures biominérales (par exemple des coquillages) en seulement quelques millions d'années, preuve d'une accélération soudaine de l'évolution (comme en témoignent par exemple les schistes de Burgess). Mais quel fut le facteur déclenchant ? Cette question taraude de nombreux scientifiques depuis longtemps car peu d'hypothèses convaincantes ont été apportées.

Il existe pour la même époque une autre grande curiosité, mais cette fois d'ordre géologique, clairement observable dans le Grand Canyon. L'analyse des couches stratigraphiques de cette région révèle l'histoire de la Terre sur près de 2 milliards d'années, ou presque, car il reste plusieurs discordances chronologiques. Ainsi, il n'y a pas de trace de roches datant de l'époque de l'explosion cambrienne. Des sédiments âgés de 525 millions d'années reposent directement sur des roches métamorphiques de 1.740 millions d'années et des couches sédimentaires inclinées âgées de 1.200 à 740 millions d'années. Des roches sédimentaires "jeunes" provenant de mers peu profondes recouvrent donc de "vieilles" roches sans aucune continuité logique. Mais une question se pose : a-t-on vraiment perdu des informations sur l'évolution de la Terre pendant 215 millions d'années à cause de cette inconformité géologique ?

Il semble bien que non. Selon Shanan Peters de l'université de Wisconsin-Madison, cette absence de données géologiques permettrait d'expliquer le mécanisme déclencheur de l'explosion cambrienne. Les résultats obtenus par l'équipe de ce chercheur sont présentés dans la revue Nature. L'inconformité résulterait d'une succession d'événements géologiques ayant causé la libération massive d'ions dans les océans. Les animaux se seraient adaptés en synthétisant des cristaux pour se débarrasser de ces éléments potentiellement néfastes, donnant ainsi naissance à la biominéralisation. Cette dernière changea alors radicalement le cours de l’évolution, tant les avantages qu'elle apporte sont nombreux.

(Illustration - Le Grand Canyon s'étend sur 450 km de long et possède une profondeur moyenne de 1.300 mètres. Les strates visibles permettent littéralement de lire l'histoire géologique du continent nord-américain - L’explosion cambrienne serait liée à un trop plein d'ions)

Ces explications font suite à l'analyse des propriétés géochimiques de plus de 20.000 échantillons de roches prélevés en Amérique du Nord.

Au début du Cambrien, les mers seraient montées et descendues à plusieurs reprises, en érodant à chaque fois les substrats rencontrés et mettant ainsi à nu d'anciennes roches provenant directement des profondeurs de la croûte terrestre. Cette succession de transgressions marines explique donc la disparition de plusieurs couches stratigraphiques. Exposées à l'air et à l'eau, les roches crustales auraient réagi chimiquement, libérant dans les océans de grandes quantités d'ions calcium, potassium, fer et silice. La chimie de l'eau fut alors profondément modifiée.

Un dernier retour des mers il y a 525 millions d'années provoqua le dépôt de sédiments plus jeunes. De nombreuses traces géologiques confirment ces événements - couches de glauconite et d'autres roches particulièrement riches en potassium, fer et silice.

(ici un schéma montre la brutale accélération de l'évolution au Cambrien avec apparition de beaucoup de genres d'espèces vivantes - diversité.

Des minerais pour évacuer le trop plein d’ions

Chaque organisme vivant maintient un équilibre ionique avec le milieu. L'arrivée massive d'ions dans l'environnement marin a dû profondément perturber cette balance. Plusieurs espèces se seraient mises à stocker leurs excédents en ions calcium, potassium, fer et silice sous forme de minerais afin de rétablir l'équilibre. Cette stratégie a deux avantages : les effets des particules chargées sont limités et elles ne sont pas rejetées dans le milieu où elles pourraient à nouveau jouer un rôle néfaste.  

Voilà pourquoi les trois biominéraux majoritairement présents au sein des organismes vivants seraient apparus lors de l'explosion cambrienne. Le phosphate de calcium est le constituant principal de nos os et dents. Le carbonate de calcium entre quant à lui dans la biosynthèse des coquilles d'invertébrés. Et le dioxyde de silicium est utilisé par les radiolaires, du zooplancton, pour synthétiser leur "squelette" siliceux.

Les avantages évolutifs procurés par ces minéraux sont conséquents puisqu'ils sont utilisés pour la conception de coquilles et d'épines (rôle de protection), de squelettes (rôle de soutien) et de griffes ou dents (rôle dans la prédation). Leur apparition permet de mieux comprendre le changement soudain du cours de l'évolution. 

Ce que certains qualifiaient de "trou" dans les enregistrements de l'histoire de la Terre se révèle en réalité être une source d'information d'une valeur inestimable. La "grande inconformité" (en anglais Great Unconformity) révèle ainsi un mécanisme probable du déclenchement de l'explosion radiative du Cambrien.

Les scientifiques qui étudient le cerveau ont découvert que cet organe opère simultanément jusqu'à 11 dimensions différentes, créant des structures multivers qui présentent "un monde que nous n'avions jamais imaginé".

En utilisant un système mathématique avancé, les chercheurs ont pu montrer des structures architecturales qui apparaissent lorsque le cerveau doit traiter l'information, avant de se désintégrer et disparaitre. Leurs résultats, publiés dans la revue Frontiers in Computational Neuroscience, révèlent les processus extrêmement complexes impliqués dans la création de structures neuronales, ce qui pourrait aider à expliquer pourquoi le cerveau est si difficile à comprendre et à associer sa structure à sa fonction.

L'équipe, dirigée par des scientifiques de l'EPFL en Suisse, effectuait des recherches dans le cadre du projet Blue Brain, une initiative visant à créer une reconstruction biologiquement détaillée du cerveau humain. En travaillant d'abord sur les cerveaux des rongeurs, l'équipe a utilisé des simulations de supercalculateurs pour étudier les interactions complexes dans différentes de ses régions. Dans cette dernière étude, les chercheurs ont pu approfondir les structures du réseau neuronal du cerveau en utilisant la topologie algébrique - un système utilisé pour décrire des réseaux avec des espaces et des structures en constante évolution.

C'est la première fois que cette branche des mathématiques est appliquée aux neurosciences. "La topologie algébrique est comme un télescope et un microscope en même temps. Elle peut zoomer dans les réseaux pour trouver des structures cachées - les arbres dans la forêt - et voir les espaces vides - les clairières - tout en même temps", précise Kathryn Hess. Dans l'étude, les chercheurs ont effectué de multiples tests sur le tissu cérébral virtuel pour découvrir des structures cérébrales qui n'apparaitraient jamais par hasard. Ils ont ensuite effectué les mêmes expériences sur des tissus cérébraux réels afin de confirmer leurs résultats virtuels. Ils ont découvert que lorsqu'on présente un stimulus au tissu virtuel, des groupes de neurones forment une clique. Chaque neurone se connecte à tous les autres neurones de manière très spécifique pour produire un objet géométrique précis. Plus il y a de neurones dans une clique, plus les dimensions sont élevées. Dans certains cas, les chercheurs ont découvert des cliques avec jusqu'à 11 dimensions différentes.

Les structures s'assemblent en des enceintes qui forment des trous à haute dimension que l'équipe a nommé cavités. Une fois que le cerveau a traité l'information, la clique et la cavité disparaissent.

Multivers du cerveau. "L'apparition de ces cavités high-dimensionnelles lorsque le cerveau traite des informations signifie que les neurones du réseau réagissent aux stimuli d'une manière extrêmement organisée", a déclaré l'un des chercheurs, Ran Levi. "C'est comme si le cerveau réagit à un stimulus en construisant puis en rasant une tour de blocs multidimensionnels, en commençant par des tiges (1D), des planches (2D), puis des cubes (3D), puis des géométries plus complexes avec 4D, 5D, etc. La progression de l'activité à travers le cerveau ressemble à un château de sable multidimensionnel qui se matérialise hors du sable puis se désintègre ", a-t-il déclaré. Henry Markram, directeur de Blue Brain Project, avance que les résultats pourraient aider à expliquer pourquoi le cerveau est si difficile à comprendre. "Les mathématiques appliquées habituellement aux réseaux d'étude ne peuvent pas détecter les structures et les espaces à grande dimension que nous voyons maintenant clairement", a-t-il déclaré. "Nous avons découvert un monde que nous n'avions jamais imaginé. Il y a des dizaines de millions de ces objets, même dans un petit segment du cerveau, à travers sept dimensions. Dans certains réseaux, nous avons même trouvé des structures allant jusqu'à onze dimensions". Les résultats indiquent que le cerveau traite les stimuli en créant ces cliques et cavités complexes, de sorte que la prochaine étape sera de savoir si notre capacité à effectuer des tâches compliquées nécessite ou non la création de ces structures multidimensionnelles.

Dans une interview par courrier électronique avec Newsweek, Hess dit que la découverte nous rapproche de la compréhension d' "un des mystères fondamentaux de la neuroscience: le lien entre la structure du cerveau et la façon dont elle traite l'information". En utilisant la topologie algébrique l'équipe a pu découvrir "la structure hautement organisée cachée dans les modèles de tir apparemment chaotiques des neurones, une structure qui était invisible jusqu'à ce que nous l'examinions avec ce filtre mathématique particulier". Hess dit que les résultats suggèrent que lorsque nous examinons l'activité du cerveau avec des représentations à faible dimension, nous n'observons que l'activité réelle qui se déroule. Cela signifie que nous pouvons voir des informations, mais pas l'image complète. "Alors, dans un sens, nos découvertes peuvent expliquer pourquoi il a été si difficile de comprendre la relation entre la structure et la fonction du cerveau", explique-t-elle.  

"Le schéma de réponse stéréotypique que nous avons découvert indique que le circuit répond toujours aux stimuli en construisant une séquence de représentations géométriques commençant dans des dimensions faibles et en ajoutant des dimensions progressivement plus élevées, jusqu'à ce que l'accumulation s'arrête soudainement et s'effondre: une signature mathématique pour les réactions à stimuli. "Pour le travail futur, nous avons l'intention d'étudier le rôle de la plasticité - le renforcement et l'affaiblissement des connexions en réponse aux stimuli - avec les outils de topologie algébrique. La plasticité est fondamentale pour le processus mystérieux d'apprentissage, et nous espérons que nous pourrons donner un nouvel aperçu de ce phénomène", a-t-elle ajouté.

Les scientifiques découvrent enfin ce qui se cache à l’intérieur d’un trou noir

Les trous noirs, ces énigmes fascinantes de l’univers, dévoilent peu à peu leurs mystères grâce à des avancées scientifiques révolutionnaires. Une équipe de chercheurs a combiné calcul quantique et intelligence artificielle pour explorer les profondeurs de ces objets célestes. En s’appuyant sur la dualité holographique, ils espèrent réconcilier relativité générale et mécanique quantique. Cette percée pourrait bien redéfinir notre compréhension de l’univers et des forces qui le façonnent.

L'exploration des trous noirs fascine les scientifiques depuis des décennies. Ces mystérieux objets célestes, si denses que même la lumière ne peut s'en échapper, ont longtemps gardé leurs secrets. Néanmoins, une équipe de chercheurs dirigée par Enrico Rinaldi, physicien américain de l'Université du Michigan, vient de réaliser une percée majeure dans notre compréhension de ces phénomènes cosmiques.

Une nouvelle approche pour percer les mystères des trous noirs

Les scientifiques ont utilisé une combinaison innovante de calcul quantique et d'apprentissage automatique pour décoder la description mathématique de l'état quantique du modèle matriciel. Cette approche novatrice s'appuie sur le principe holographique, qui postule l'équivalence entre les théories fondamentales des particules et de la gravité.

La difficulté réside dans le fait que ces théories sont construites dans des dimensions différentes. Alors que la gravité opère en trois dimensions à l'intérieur de la géométrie d'un trou noir, la physique des particules se manifeste sur sa surface en deux dimensions, telle une projection holographique.

Cette dualité holographique pourrait fournir une explication quantique cohérente de la gravité, un défi persistant en physique depuis des décennies. Comme l'explique Enrico Rinaldi :

Dans la théorie de la Relativité Générale d'Einstein, il n'y a pas de particules, seulement l'espace-temps. Dans le Modèle Standard de la physique des particules, il n'y a pas de forces gravitationnelles, seulement des particules.

Les modèles matriciels quantiques : une clé pour comprendre l'intérieur des trous noirs

L'étude publiée dans la revue PRX Quantum se concentre sur la détermination de l'état d'énergie le plus bas des modèles matriciels quantiques. Ces problèmes mathématiques complexes peuvent aider à sonder la nature de la dualité holographique.

Les chercheurs ont utilisé deux modèles matriciels relativement simples, mais qui possèdent toutes les caractéristiques des modèles plus complexes employés pour décrire les trous noirs. Rinaldi espère que "en comprenant les propriétés de cette théorie des particules à travers des expériences numériques, nous comprendrons quelque chose sur la gravité".

Pour résoudre ces modèles, l'équipe a eu recours à des circuits quantiques et à des réseaux neuronaux. Ces outils permettent de représenter et de manipuler l'information quantique de manière efficace, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour l'étude des phénomènes gravitationnels extrêmes.

Les composants majeurs d'un trou noir

Pour mieux comprendre l'importance de ces découvertes, il est vital de connaître les principaux éléments qui composent un trou noir :

- La singularité : point central où la gravité est infinie

- L'horizon des événements : frontière au-delà de laquelle rien ne peut s'échapper

- La sphère de photons : région où la lumière peut orbiter autour du trou noir

- Le disque d'accrétion : anneau de matière en rotation autour du trou noir

- L'ergosphère : zone où l'espace-temps est entraîné par la rotation du trou noir

Ces éléments interagissent de manière complexe, créant des phénomènes passionnants tels que le faisceau Doppler ou les puissants jets de particules chargées. Comprendre ces interactions est fondamental pour percer les secrets des trous noirs.

Composant                              Caractéristique principale

Singularité                               Gravité infinie

Horizon des événements         Point de non-retour

Disque d'accrétion                   Source de rayonnement

Ces avancées dans l'étude des trous noirs ouvrent de nouvelles perspectives pour la compréhension de l'univers. Tout comme le télescope James Webb observe une ancienne supernova se rejouer trois fois, ces recherches nous permettent de plonger toujours plus profondément dans les mystères du cosmos.

Vers une théorie quantique de la gravité

Les résultats obtenus par Rinaldi et son équipe constituent une étape cruciale vers l'élaboration d'une théorie quantique de la gravité. En déchiffrant la structure interne des trous noirs, les scientifiques espèrent résoudre l'une des plus grandes énigmes de la physique moderne : la réconciliation entre la théorie de la relativité générale et la mécanique quantique.

Cette quête pour unifier notre compréhension de l'infiniment grand et de l'infiniment petit pourrait avoir des répercussions considérables sur notre perception de l'univers. Elle pourrait même nous amener à reconsidérer des concepts fondamentaux tels que l'espace, le temps et la matière.

Les champs magnétiques extrêmes générés par les trous noirs jouent un rôle crucial dans ces phénomènes. À titre de comparaison, la Chine crée un champ magnétique 800 000 fois plus puissant que celui de la Terre, mais cela reste bien en deçà des forces colossales à l'œuvre dans ces objets cosmiques.

Alors que les chercheurs continuent d'affiner leurs modèles et leurs techniques, l'avenir s'annonce prometteur pour notre compréhension de l'univers. Les trous noirs, jadis considérés comme des entités impénétrables, commencent enfin à révéler leurs secrets les plus intimes, ouvrant la voie à une nouvelle ère d'exploration cosmique et de découvertes scientifiques révolutionnaires.



 

Ce que nous savons sur la façon dont l'ADN passe d'une espèce à l'autre

Si vous avez les yeux de votre père ou les taches de rousseur de votre grand-mère, vous pouvez remercier les gènes transmis au sein de votre famille. Mais les chercheurs ont commencé à reconnaître qu’à un niveau biologique plus profond, un autre type d’héritage génétique se produit également. Les gènes peuvent glisser entre individus – ou même entre espèces – grâce à un processus connu sous le nom de transfert horizontal de gènes. Cela est peut-être loin d’être quotidien dans des organismes complexes comme les humains, mais sur une échelle de temps évolutive, cela pourrait se produire beaucoup plus souvent qu’on ne le pensait.

Les transferts horizontaux de gènes sont relativement courants dans le monde bactérien, où ils jouent un rôle important dans l’évolution et l’adaptation, ainsi que dans la propagation de la résistance aux antibiotiques. En fait, les biologistes évolutionnistes ont du mal à démêler certaines des premières branches de l’arbre de vie, car le nombre élevé de transferts horizontaux entre ces anciens organismes unicellulaires a si étroitement entrelacé les lignées. Les scientifiques savent également très peu de choses sur la façon dont ce processus pourrait avoir façonné de manière significative les génomes d’organismes complexes comme les plantes et les animaux.

Pendant de nombreuses années, les scientifiques qui soutenaient que des sauts horizontaux pouvaient se produire chez des espèces multicellulaires telles que les poissons ont été critiqués par leurs pairs. Une telle migration nécessite une chaîne d'événements improbables : un gène d'un individu doit d'une manière ou d'une autre pénétrer dans les cellules germinales qui produisent les spermatozoïdes ou les ovules d'un individu d'une autre espèce. De là, il doit pénétrer dans le noyau et pénétrer dans le génome de son nouvel hôte, qui doit ensuite produire une progéniture avec ces ovules ou spermatozoïdes pour transmettre ce génome modifié. Les moteurs importants de ce processus sont souvent les éléments génétiques appelés transposons, ou " gènes sauteurs ", qui peuvent se copier et se coller à différents endroits d’un génome, ou même d’un génome vers un autre. Parfois, ils semblent le faire en pénétrant dans le corps d'un nouvel hôte à l'intérieur d'un parasite ou d'un virus. C'est un parcours qui comporte de nombreuses étapes improbables, mais la biologie moléculaire suggère que ça existe.

Des études ont identifié des cas de transferts horizontaux chez un large éventail d’animaux, notamment des poissons, des grenouilles et des serpents. Pourtant, on ne sait pas exactement dans quelle mesure les organismes eucaryotes complexes partagent ainsi des gènes avec d’autres formes de vie. Les données recueillies jusqu'à présent suggèrent qu'il est plus probable que les gènes passent des bactéries aux eucaryotes que l'inverse : des expériences montrent que lorsque les gènes eucaryotes pénètrent dans les bactéries, celles-ci les éjectent le plus souvent.

Les biologistes ont fait de nombreuses découvertes surprenantes ces dernières années sur le mouvement des gènes entre les espèces.

Quoi de neuf et remarquable

En 2022, des chercheurs ont rapporté qu’un gène appelé BovB s’était déplacé indépendamment des serpents vers les grenouilles au moins 50 fois dans diverses parties de la planète. Bizarrement, ils ont constaté que cela se produisait beaucoup plus souvent à Madagascar qu’ailleurs. On ne sait pas pourquoi. Un facteur pourrait être le nombre élevé de parasites tels que les sangsues qui vivent sur l'île et se déplacent d'hôte en hôte, transportant des séquences d'ADN acquises dans le sang qu'elles ont bu. Les preuves d'anciens transferts de gènes horizontaux sont souvent brouillées avec le temps, mais les chercheurs espèrent désormais détecter les transferts sur le fait en examinant les organismes des sources chaudes du parc national de Yellowstone.

Le transfert horizontal de gènes semble également avoir joué un rôle dans la manière dont la vie marine autour des pôles a développé – ou plutôt emprunté – des défenses pour survivre au froid glacial. Les chercheurs ont pu montrer que les harengs et les éperlans, deux groupes de poissons qui ont divergé il y a plus de 250 millions d'années, utilisent le même gène pour fabriquer des protéines qui empêchent la croissance des cristaux de glace dans leur corps. Il a fallu des décennies pour convaincre les chercheurs que le gène devait être passé du hareng à l'éperlan. On ne sait pas exactement dans quelle mesure ce type de transfert horizontal se produit entre les cellules vertébrées, mais une étude a mis en évidence au moins 975 transferts entre 307 génomes de vertébrés, principalement chez les poissons à nageoires rayonnées.

Les transferts de gènes entre espèces concernent même les humains, ou plus particulièrement nos microbiomes, les puissantes armées de micro-organismes qui occupent nos intestins et d’autres parties du corps. Le microbiome d’un bébé humain vient d’abord de sa mère. Mais étonnamment, ces dons maternels ne sont pas toujours des cellules entières. De petits fragments d'ADN provenant des bactéries de la mère peuvent passer aux bactéries du bébé par le biais de transferts de gènes horizontaux, même des mois après la naissance. Ces gènes, qui proviennent souvent de souches bactériennes utiles chez la mère, pourraient jouer un rôle important dans la croissance et le développement du bébé. Bien qu’il ne soit pas clair si les transferts horizontaux de gènes profitent directement au bébé en lui transmettant des fonctions particulières, ils pourraient être indirectement utiles en assemblant un microbiome intestinal plus performant.



 

L’intrication quantique n’est pas instantanée : Des scientifiques ont enfin mesuré la vitesse à laquelle se produit !

L’idée que deux particules puissent s’influencer instantanément à des milliards de kilomètres de distance fascine autant qu’elle dérange. Et si ce lien mystérieux, connu sous le nom d’intrication quantique, n’était pas si immédiat qu’on le croyait ? C’est ce que révèle une expérience spectaculaire menée à l’Université technique de Vienne, qui pourrait bien bouleverser notre compréhension du temps, de l’espace… et de la réalité elle-même.

Qu’est-ce que l’intrication quantique ?

L’intrication quantique est sans doute l’un des phénomènes les plus mystérieux et fascinants de la physique. Pour comprendre ce que cela signifie, imaginez deux particules – par exemple, deux électrons – qui interagissent fortement pendant un certain temps, puis s’éloignent l’une de l’autre. Une fois cette interaction terminée, ces deux particules restent intriquées : elles partagent un état commun, comme si elles faisaient encore partie d’un tout, même séparées par des milliers de kilomètres.

Ce lien étrange a une conséquence spectaculaire : si vous mesurez une propriété de la première particule (comme sa polarisation ou son spin), vous connaissez instantanément celle de la seconde, sans même avoir besoin de la mesurer. Cela semble violer notre intuition selon laquelle l’information ne peut pas voyager plus vite que la lumière — d’où la célèbre expression d’Einstein, qui appelait cela une " action fantomatique à distance " (spooky action at a distance), car cela semblait presque magique.

Mais ce n’est pas de la magie : c’est la mécanique quantique. Et contrairement à une simple corrélation (comme deux gants dans une boîte, où connaître le droit vous révèle le gauche), ici, les propriétés ne sont pas définies à l’avance. Elles ne " prennent forme " qu’au moment de la mesure, ce qui rend l’effet d’autant plus déroutant.

Pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que cette connexion entre particules intriquées se formait instantanément– comme un interrupteur qu’on actionne, sans délai. Mais en réalité, cela n’avait jamais été directement testé : on observait les effets de l’intrication, mais on ne savait pas combien de temps il fallait pour que ce lien quantique se crée entre deux particules. Était-ce vraiment immédiat ? Ou ce lien mettait-il, même à l’échelle microscopique, un tout petit peu de temps à s’installer ?

Une expérience aux frontières du temps

C’est ce défi vertigineux qu’ont relevé les chercheurs de la TU Wien, en Autriche. Dans leur expérience, décrite dans la prestigieuse revue Physical Review Letters, ils ont utilisé des impulsions laser ultra-brèves pour générer une intrication entre deux électrons dans un atome.

Le principe : en envoyant un éclair laser extrêmement intense et rapide sur un atome, un électron est expulsé, tandis qu’un second électron reste dans l’atome, mais passe à un état d’énergie plus élevé. Les deux électrons, bien que séparés, sont alors quantiquement liés.

Leur outil de mesure ? Le temps… à l’échelle de l’attoseconde, soit un milliardième de milliardième de seconde(0,000000000000000001 s). Grâce à deux faisceaux lasers distincts, les physiciens ont pu déterminer avec une précision inédite le moment où cette intrication se forme.

Verdict : pas si instantané

Contre toute attente, l’équipe a observé que l’intrication ne se produit pas immédiatement, mais nécessite un laps de temps mesurable, de l’ordre de 232 attosecondes dans certains cas.

Comme l’explique la chercheuse Iva Březinová :

" L’électron ne jaillit pas simplement de l’atome. C’est une onde qui se propage hors de l’atome, et cela prend un certain temps. C’est précisément durant cette phase que se forme l’intrication. "

Autrement dit, la connexion entre les deux électrons se construit progressivement, pendant que l’un quitte son orbite. On n’est donc plus face à un phénomène purement " magique " ou instantané, mais à un processus ultra-rapide, certes, mais quantifiable.

Ce que cela change

Pourquoi est-ce une découverte si importante ? Parce qu’elle remet en question une croyance centrale en physique quantique : celle de l’instantanéité absolue de l’intrication. Si ce lien prend du temps à se former, aussi court soit-il, cela pourrait ouvrir de nouvelles portes théoriques sur la façon dont les informations se propagent dans l’univers quantique.

Cela a également des conséquences pratiques : dans le domaine de l’informatique quantique, de la téléportation d’informations ou de la cryptographie quantique, comprendre à quel rythme exact les particules s’intriquent pourrait améliorer la performance et la sécurité des technologies futures.

Une révolution silencieuse

Ce n’est pas la première fois que la physique quantique bouscule notre intuition du réel. Après tout, elle nous a déjà appris que les particules peuvent être à deux endroits en même temps (superposition), ou que le simple fait d’observer une particule change son comportement (effet de l’observateur).

Mais cette nouvelle découverte ajoute une dimension supplémentaire : le temps lui-même devient un acteur dans l’intrication. Et à l’échelle de l’attoseconde, nos notions habituelles de passé, présent et futur deviennent floues. Même la question " Quand commence une relation quantique ? " prend une signification vertigineuse.

Et maintenant ?

L’équipe de la TU Wien compte poursuivre ses travaux pour affiner ces mesures et mieux comprendre les mécanismes qui régissent ce processus d’intrication. À l’heure où les ordinateurs quantiques s’apprêtent à bouleverser le monde numérique, savoir à quelle vitesse l’intrication se forme est plus qu’un détail : c’est une clé pour le futur.

Le mystère linguistique du mot universel que tout le monde comprend 

Un mot universel intrigue les linguistes par sa présence dans des dizaines de langues différentes. Minimaliste et efficace, il joue un rôle clé dans la communication humaine, quelle que soit la culture.

- En 2013, des linguistes de l'institut Max-Planck ont découvert un mot universellement compris, " hein? ", présent dans 31 langues à travers le monde.

- Ce mot monosyllabique, utilisé pour clarifier une incompréhension, se distingue par ses caractéristiques phonétiques similaires dans différentes cultures.

- Découvrez comment ce simple mot transcende les barrières linguistiques et devient un outil essentiel de communication universelle.

Certaines découvertes linguistiques surprennent par leur simplicité. Parmi elles, un mot minuscule, souvent négligé dans les conversations quotidiennes, intrigue les chercheurs : un véritable mot universel. Utilisé instinctivement pour clarifier une incompréhension, il se distingue par des caractéristiques phonétiques si similaires qu’il semble transcender les barrières culturelles. Cette singularité soulève une question fascinante : comment un simple son a-t-il pu émerger indépendamment dans des contextes aussi variés ?

Une découverte qui traverse les frontières linguistiques

En 2013, une équipe de linguistes de l'institut Max-Planck de psycholinguistique, basé à Nimègue aux Pays-Bas, a mis en évidence un phénomène rare dans l’univers des langues : un mot universellement compris à travers le monde.

Ce mot, connu sous des formes proches comme " hein? ", " huh? " ou d'autres variantes monosyllabiques, apparaît dans des conversations naturelles dans 31 langues étudiées, de l’islandais au zapotèque en passant par le mandarin.

Pour parvenir à cette conclusion, IFLScience précise que les chercheurs ont analysé des échanges informels dans des contextes variés, allant de grandes métropoles à des villages reculés. Dans certains cas, ils se sont immergés plusieurs semaines au sein de communautés isolées pour observer et enregistrer des conversations spontanées.

L’objectif : identifier les éléments communs dans les interactions linguistiques. Leur découverte ? Un petit mot, souvent négligé dans le langage courant, mais qui joue un rôle essentiel dans la dynamique des conversations humaines.

Ce mot, utilisé pour exprimer un problème de compréhension ou demander une clarification, se distingue par sa simplicité et son efficacité. À la différence de mots partagés entre langues apparentées, comme "chat" en français et "cat" en anglais, "hein?" semble n’avoir aucune origine commune. Il n’est pas emprunté d’une langue à une autre, mais s’est développé indépendamment dans des cultures et contextes géographiques variés.

Des caractéristiques phonétiques uniques et universelles

Les linguistes ont identifié des caractéristiques communes à ce mot dans les différentes langues. Il est toujours monosyllabique, prononcé avec une intonation interrogative, et souvent accompagné d’un léger coup de glotte (un son bref produit au niveau de la gorge). Ces propriétés phonétiques, bien qu’elles varient légèrement selon les langues, sont suffisamment similaires pour que "hein?" soit immédiatement reconnaissable dans presque toutes les cultures.

Par exemple, en mandarin comme en islandais, le mot sert à signaler une incompréhension. Il est utilisé de manière instinctive pour demander à un interlocuteur de répéter ou reformuler ses propos. Cette fonction est si cruciale qu’elle semble avoir influencé l'évolution du langage dans des directions similaires.

Ce constat remet en question l’un des principes fondamentaux de la linguistique : l’arbitraire du signe. En règle générale, il n’existe pas de lien direct entre le son d’un mot et sa signification. Pourtant, "hein?" semble constituer une exception notable.

Une convergence évolutive de ce mot universel dans le langage humain

Pour expliquer cette universalité, les chercheurs avancent l’idée d’une convergence évolutive. Ce concept, emprunté à la biologie, désigne le développement indépendant de caractéristiques similaires chez des espèces distinctes confrontées aux mêmes défis.

Par exemple, les dauphins et les requins ont évolué vers des formes corporelles comparables pour s’adapter à leur environnement aquatique. De la même manière, les langues auraient convergé vers une solution commune pour répondre à un besoin universel : la gestion des incompréhensions dans les conversations.

Contrairement à un simple cri instinctif, "hein?" est un mot appris et acquis au cours du développement linguistique. Les enfants l’intègrent en observant son usage dans les interactions sociales, ce qui le distingue de sons universels comme les pleurs ou les gémissements. Cette acquisition progressive montre que "hein?" n’est pas un simple réflexe, mais une réponse linguistique perfectionnée, façonnée par la nécessité de maintenir le flux des échanges verbaux.

Un outil indispensable à la communication humaine

Les linguistes ont également souligné l’importance fonctionnelle de "hein?" dans les conversations. Lorsqu’une incompréhension survient, ce mot universel minimaliste permet de signaler immédiatement le problème sans interrompre la dynamique de l’échange. En son absence, les malentendus pourraient s’accumuler et rendre la communication inefficace. Sa simplicité phonétique et sa prosodie interrogative en font un outil optimal pour réagir rapidement et clarifier une situation.

Les auteurs de l’étude, primés par un Ig Nobel en 2013, expliquent leur choix. Ce mot respecte des critères précis. Il est facile à produire et immédiatement compréhensible. De plus, il reste suffisamment distinct pour transmettre un message clair. Cette simplicité en fait un pilier de la communication humaine. Ainsi, il dépasse les frontières culturelles et linguistiques.

Ce petit mot, bien que banal, montre comment le langage répond à des besoins universels. Les interactions humaines reposent sur des mécanismes essentiels. Ces subtilités garantissent ainsi une compréhension mutuelle malgré la diversité des langues.

Les équations physiques semblent suivre un mystérieux modèle mathématique basé sur la linguistique

Cela pourrait révéler des mécanismes permettant le fonctionnement de l'Univers, voire de notre cerveau.

Une étude récente révèle que les équations mathématiques imposent les lois de la physique suivent étrangement un schéma précis en accord avec la loi de Zipf, décrivant la fréquence des mots dans les textes. En clair, les éléments constitutifs de ces équations sont systématiquement agencés de manière similaire, quel que soit le phénomène étudié. Ce constat pourrait éclairer non seulement le fonctionnement de l'Univers, mais aussi celui du cerveau humain, voire les deux simultanément.

Énoncée en 1949 par le linguiste et philologue américain George Kingsley Zipf, cette loi éponyme régit la distribution des fréquences des mots dans les textes ou les langues naturelles. Selon ce principe, le mot le plus courant dans une langue apparaît deux fois plus fréquemment que le second, trois fois plus que le troisième et ainsi de suite. Dans un texte en anglais, par exemple, le mot " le " représente 7 % du texte entier, alors que " le " en occupe 3,5 %.

Cette loi trouve également des applications dans d'autres domaines, tels que la répartition des tailles de villes en fonction de leur population, où la plus grande ville est plus peuplée que la deuxième et la troisième, selon une proportion universelle à travers le temps et l'espace. Les analystes l'utilisent également pour d'autres paramètres sociodémographiques, comme la répartition des revenus par habitant et la prévalence des métiers selon la population.

(Image : fréquence des mots en fonction du rang dans la version originale du roman " Ulysse " (en anglais) de James Joyce, selon la loi de Zipf. "

Des chercheurs de l'Université d'Oxford postulent que ce principe peut également s 'appliquer aux équations mathématiques décrivant les lois physiques, et ce, malgré leurs différences apparentes. "  Au-delà de leurs principes fondamentaux, il est légitime de se demander si les formules physiques ne cachent pas des motifs plus subtils  ", expliquent les auteurs dans leur étude, publiée sur la plateforme  arXiv . «  Nous confirmons cette hypothèse en examinant la distribution statistique des opérateurs dans trois corpus de formules  », ajoute-ils

Un miroir du fonctionnement de l'Univers et de notre esprit ?

En physique, les mathématiques servent à décrire des phénomènes divers et variés tels que la loi de la gravité de Newton (F = GmM/r²), la relativité générale d'Einstein (E = mc²) et la formule de Hawking–Bekenstein pour l 'entropie d'un trou noir (S = kBAc³/4Gℏ). La partie droite de ces équations évoque en quelque sorte un texte, où les mots correspondraient aux opérateurs et aux opérandes. Par ailleurs, toutes les équations comportent des variables représentées par des lettres (G, m, c, etc.), ainsi que des facteurs numériques qui, bien que jouant un rôle moindre, restent importants.

L'équipe de recherche d'Oxford a émis l'hypothèse que ces composants pourraient être modélisés selon la loi de Zipf. Pour tester cette dernière, ils ont analysé un vaste ensemble d'équations physiques provenant de trois sources : les Conférences de Feynman sur la physique, des équations nommées d'après des experts sur Wikipédia, et celles décrivant l'inflation de l'univers primitif. . Chaque symbole et opérateur a ensuite été classé selon sa fréquence d'apparition.

On aurait pu s'attendre à ce que cette distribution varie considérablement, compte tenu des différences entre les équations et les lois physiques qu'elles déterminent. Pourtant, les analyses montrent que ces équations conservent une configuration constante. Certains symboles et opérateurs se répètent plus fréquemment que d'autres, quel que soit le sous-ensemble examiné.

(Image : Distribution de la complexité de l'expression dans les trois corpus, qui correspondent approximativement au nombre d'opérateurs apparaissant dans l'équation)

Cependant, cette configuration de Zipf disparaît lorsqu'on applique l'analyse à des équations apparaît aléatoirement. Cela suggère l'existence d'une cohérence particulière dans les motifs des équations étudiées, même pour les symboles rarement récurrents, tels que le logarithme (log) et l'exponentiel (exp), souligne l'étude. 

Étant donné que ces équations servent à décrire les phénomènes physiques structurant notre univers, cette cohérence pourrait révéler la manière dont celui-ci fonctionne dans sa globalité. "  Comprendre les raisons sous-tendant ce modèle statistique pourrait éclairer le modus operandi de la nature ou mettre en évidence des schémas récurrents dans les tentatives des médecins de formaliser les lois naturelles  ", avancent les chercheurs.

D'autre part, ces résultats pourraient également refléter notre tendance à choisir la voie la plus simple pour résoudre un problème. Selon la loi linguistique de Zipf, nous cherchons à transmettre le maximum d'informations avec le moins de mots et le plus rapidement possible. Les chercheurs montrent que les équations physiques semblent suivre cette même logique, ce qui pourrait illustrer le mode de fonctionnement de notre esprit, notamment une tendance à écarter les explications complexes. Il se pourrait aussi que ces deux interprétations soient correctes.

Quelle que soit l'interprétation de ces résultats, les chercheurs estiment qu'ils pourraient influencer les recherches futures en physique. "  En pionniers dans l'étude des régularités statistiques des équations de la physique, nos résultats ouvrent la voie à une méta-loi de la nature, une loi (probabiliste) à laquelle toutes les lois physiques se conforment  ", concluent-ils. Ces travaux pourraient également être exploités pour développer des modèles d'apprentissage automatique et améliorer leur capacité à prédire de nouvelles lois physiques.



 

La voix du mâle: un indicateur de fertilité et une base de choix pour les femelles ? L'exemple du cheval
On savait déjà que les vocalisations des mammifères, incluant l'homme, sont porteuses d'informations sur la familiarité, l'identité ou la taille de l'émetteur et que certaines vocalisations jouent un rôle dans la synchronisation et la coordination des partenaires sexuels. Dans une étude réalisée sur des chevaux, des chercheurs de l'unité EthoS, en collaboration avec l'Institut du cheval et de l'équitation, ont en outre découvert que non seulement la voix des étalons est porteuse d'information sur leur fertilité (succès reproducteur) mais que les juments se servent de ces mêmes paramètres acoustiques pour orienter leurs choix. Ces résultats publiés dans la revue PloS One constituent une avancée fondamentale majeure mais aussi une ouverture à des applications à l'élevage.
Il a été montré chez un certain nombre d'espèces de mammifères, incluant l'homme, qu'un auditeur est capable, entendant la voix d'un émetteur, d'évaluer son degré de familiarité (mones de Campbell, loutres asiatiques...), sa taille (cerfs, koalas, pandas...), son identité (babouins, morses...), son statut de dominance (babouins, hyènes tachetées...). Les humains sont capables d'évaluer l'âge d'un émetteur juste en entendant sa voix. Par ailleurs, les vocalisations peuvent servir de support à l'attraction de partenaires (microcèbes), renforcer le lien mâle-femelle (gibbons) ou coordonner les partenaires sexuels (macaques de barbarie). Quelques études ont montré que chez des espèces comme les macaques, les pandas (mais aussi les humains), les femelles prennent en compte les qualités vocales des mâles dans leurs choix de partenaires. Cependant, il peut être difficile de comprendre pourquoi de telles aptitudes pourraient avoir évolué et quelles conséquences ces choix peuvent avoir sur la reproduction et en particulier le succès reproducteur.
Des chercheurs de l'unité EthoS (A. Lemasson, M. Hausberger, M. Trabalon, K. Remeuf) se sont associés à des agents de l'Institut du Cheval et de l'Equitation - IFCE (F. Cuir, S. Danvy) pour réaliser une recherche sur ce sujet chez les chevaux domestiques. Dans la nature, les juments choisissent activement l'étalon et donc le groupe familial dans lequel elles vont s'insérer, repérant à distance les partenaires potentiels. Les hennissements en particulier sont une vocalisation permettant la communication à distance (en particulier hors contact visuel) et l'équipe rennaise avait déjà démontré qu'ils sont porteurs d'informations sur la familiarité sociale, le statut de dominance, le sexe et la taille de l'émetteur. Dans cette étude, ils se sont donc interrogés sur leur rôle possible dans les choix de partenaires et les conséquences éventuelles de ces choix. L'intérêt du cheval, outre les raisons invoquées ci-dessus, est aussi qu'il y a une gestion très contrôlée de sa reproduction dans le milieu de l'élevage et qu'il était ainsi possible non seulement d'expérimenter mais aussi de disposer de données précises sur la fertilité des étalons.
L'étude a été réalisée en deux étapes: 1) tester le lien éventuel entre paramètres acoustiques de la voix des étalons et des caractéristiques de reproduction 2) tester les préférences de juments pour ces paramètres acoustiques.
Dans un premier temps donc, les voix de 15 étalons reproducteurs d'âge et de race variés ont été enregistrées dans trois Haras nationaux alors qu'ils étaient tenus en main par un agent des Haras et voyaient une jument à distance. Leur voix a été analysée et comparée d'une part à des données de qualité du sperme et aux données (pluriannuelles) de succès de reproduction issues de la base de données de l'IFCE. Les résultats confirment l'existence de grandes différences entre individus mais surtout ont révélé qu'il y avait une corrélation claire entre des paramètres de fréquence acoustique et le succès reproducteur, comme par exemple le nombre de naissances par rapport au nombre d'inséminations: les étalons avec la voix plus grave présentaient davantage de gestations réussies ! De façon intéressante, les paramètres vocaux se sont révélés plus fiables dans la prédiction de la fertilité que les spermogrammes...
Dans un second temps, 40 juments adultes, dont 29 hébergées au Haras du Pin et 11 dans un centre équestre, ont été individuellement confrontées à la diffusion simultanée de deux hennissements d'étalons par des haut-parleurs placés à l'opposé dans un espace de grande taille (manège) ou dans deux corridors. Les hennissements, au vu des données ci-dessus, avaient été choisis pour représenter des extrêmes en terme de fréquence acoustique, donc il s'agissait de hennissements d'étalons inconnus ayant des voix respectivement très aigues ou très graves. Les résultats montrent que les juments ont une très nette préférence pour les voix graves: elles tournent la tête, s'approchent et restent plus à proximité du haut-parleur diffusant le hennissement grave.
Ces résultats originaux ouvrent des lignes de réflexion scientifique très importantes sur le lien entre caractéristiques vocales et reproduction chez les mammifères, suggérant que ces caractéristiques pourraient constituer un outil majeur d'évaluation de compétences, dépassant même des mesures "classiques" de fertilité dont on a montré, même chez l'homme, qu'elles étaient insuffisamment prédictives. Ils contribuent aux débats sur les affinités sociales et sexuelles. Ils appellent maintenant à une recherche approfondie sur les mécanismes qui peuvent relier caractéristiques vocales et fertilité, nécessairement à différents niveaux d'intégration. Enfin, ils témoignent aussi de l'enrichissement mutuel de recherches fondamentales et appliquées. D'un côté, seule la connaissance approfondie des caractéristiques reproductrices de ces étalons par le milieu de l'élevage a permis de répondre à cette question fondamentale, d'un autre côté, ces résultats fondamentaux ouvrent vers des applications envisageables à la gestion de la reproduction de cette espèce d'intérêt économique.