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L’année dernière, les astronomes étaient fascinés par une comète en fuite traversant notre système solaire depuis quelque part bien au-delà. Il se déplaçait à environ 68 kilomètres par seconde, soit un peu plus du double La Terre vitesse autour du Soleil.
Imaginez s’il s’agissait de quelque chose de beaucoup plus grand et plus rapide : un trou noir voyageant à plus de 3 000 km par seconde. Nous ne le verrions pas arriver jusqu’à ce que ses intenses forces gravitationnelles commencent à se déplacer autour des orbites des planètes extérieures.
Cela peut paraître un peu ridicule, mais au cours de l’année écoulée, plusieurs éléments de preuve se sont réunis pour montrer qu’un tel visiteur n’est pas impossible. Les astronomes ont vu des signes évidents de trous noirs supermassifs en fuite déchirant d’autres galaxies et ont découvert des preuves que des fugitifs plus petits et indétectables existent probablement également.
Trous noirs en fuite : la théorie
L’histoire commence dans les années 1960, lorsque le mathématicien néo-zélandais Roy Kerr a trouvé une solution aux équations de la relativité générale d’Einstein qui décrivaient trous noirs en rotation. Cela a conduit à deux découvertes cruciales sur les trous noirs.
Premièrement, le « théorème sans cheveux« , ce qui nous apprend que les trous noirs ne se distinguent que par trois propriétés : leur masse, leur spin et leur charge électrique.
Pour la seconde, nous devons réfléchir à d’Einstein formule célèbre E = MC² qui dit que l’énergie a une masse. Dans le cas d’un trou noir, la solution de Kerr nous dit que jusqu’à 29 % de la masse d’un trou noir peut être sous forme d’énergie de rotation.
Physicien anglais Roger Penrose déduit il y a 50 ans que cette énergie de rotation des trous noirs peut être libérée. Un trou noir en rotation est comme une batterie capable de libérer de grandes quantités d’énergie de rotation.
Un trou noir peut contenir environ 100 fois plus d’énergie extractible qu’une étoile de même masse. Si deux trous noirs fusionnent en un seul, une grande partie de cette vaste énergie peut être libérée en quelques secondes.
Il a fallu deux décennies de calculs minutieux sur ordinateur pour comprendre ce qui se passe lorsque deux trous noirs en rotation entrent en collision et fusionnent, créant des ondes gravitationnelles. En fonction de la façon dont les trous noirs tournent, l’énergie des ondes gravitationnelles peut être libérée beaucoup plus fortement dans une direction que dans d’autres, ce qui envoie les trous noirs tirer comme une fusée dans la direction opposée.
Si les rotations des deux trous noirs en collision sont alignées dans le bon sens, le trou noir final peut être propulsé par une fusée à des vitesses de plusieurs milliers de kilomètres par seconde.
Apprendre des vrais trous noirs
Tout cela n’était que théorie, jusqu’à ce que les observatoires d’ondes gravitationnelles LIGO et Virgo commencent à détecter les cris et les gazouillis des ondes gravitationnelles émises par des paires de trous noirs en collision en 2015.
L’une des découvertes les plus passionnantes a été celle des « ringdowns » de trous noirs : un tintement semblable à un diapason de trous noirs nouvellement formés qui nous renseigne sur leur rotation. Plus ils tournent vite, plus ils sonnent longtemps.
De meilleures observations de trous noirs en fusion ont révélé que certaines paires de trous noirs avaient des axes de rotation orientés de manière aléatoire et que beaucoup d’entre eux avaient une très grande énergie de spin.
Tout cela suggérait que les trous noirs incontrôlables étaient une possibilité réelle. Se déplaçant à 1 % de la vitesse de la lumière, leurs trajectoires dans l’espace ne suivraient pas les orbites courbes des étoiles des galaxies, mais seraient plutôt presque droites.
Des trous noirs en fuite repérés dans la nature
Cela nous amène à la dernière étape de notre séquence : la véritable découverte des trous noirs incontrôlables.
Il est difficile de rechercher des trous noirs incontrôlables relativement petits. Mais un trou noir incontrôlable d’un million ou d’un milliard de masses solaires créera d’énormes perturbations dans les étoiles et le gaz qui l’entourent lors de son voyage à travers une galaxie.
On prévoit qu’ils laisseront des traînées d’étoiles dans leur sillage, se formant à partir de gaz interstellaire de la même manière que les traînées de nuages se forment dans le sillage d’un avion à réaction. Les étoiles se forment à partir de l’effondrement des gaz et de la poussière attirés par le trou noir qui passe. C’est un processus qui durerait des dizaines de millions d’années, le temps que le trou noir en fuite traverse une galaxie.
En 2025, plusieurs articles ont montré des images de stries d’étoiles étonnamment droites au sein des galaxies, comme l’image ci-dessous. Cela semble être une preuve convaincante de l’emballement des trous noirs.
Un article, dirigé par l’astronome de Yale Pieter van Dokkum, décrit une galaxie très lointaine photographiée par le télescope James Webb avec une traînée de condensation étonnamment brillante. 200 000 années-lumière de long. La traînée de condensation a montré les effets de pression attendus de la compression gravitationnelle du gaz lors du passage d’un trou noir : dans ce cas, elle suggère un trou noir d’une masse 10 millions de fois celle du Soleil, se déplaçant à près de 1 000 km/s.
Un autre décrit une longue traînée droite traversant une galaxie appelée NGC3627. Celui-ci est probablement causé par un trou noir d’environ 2 millions de fois la masse du Soleil, se déplaçant à 300 km/s. Sa traînée mesure environ 25 000 années-lumière.
Si ces fugues extrêmement massives existent, leurs cousins plus petits devraient également exister, car les observations d’ondes gravitationnelles suggèrent que certaines d’entre elles se réunissent avec les rotations opposées nécessaires pour créer de puissants coups de pied. Les vitesses sont suffisamment rapides pour qu’ils puissent voyager entre les galaxies.
Ainsi, les trous noirs incontrôlables qui traversent et traversent les galaxies sont un nouvel ingrédient de notre remarquable univers. Il n’est pas impossible qu’une telle planète apparaisse dans notre système solaire, avec des conséquences potentiellement catastrophiques.
Nous ne devrions pas perdre le sommeil à cause de cette découverte. Les chances sont minuscules. C’est juste une autre façon pour l’histoire de notre univers de devenir un peu plus riche et un peu plus excitante qu’elle ne l’était auparavant.
Cet article édité est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lire le article original.
