Les scientifiques ont détecté le plus grand trou noir Fusion toujours connue – une gigantesque collision de deux ruptures massives de l’espace-temps qui se déchaînent – et il pourrait tenir des preuves du type de trou noir le plus insaisissable de l’univers.
La fusion, qui s’est produite à la périphérie de notre galaxie de la voie lactée, a produit un trou noir environ 225 fois plus massif que le soleil.
C’est presque le double du détenteur du record précédent, qui a engendré un dernier trou noir avec une masse de environ 142 soleils. La nouvelle collision a été trouvée par la collaboration Ligo-Virgo-Kagra (LVK), un groupe de quatre détecteurs qui identifient les événements cosmiques cataclysmiques des ondes gravitationnelles qui se déversent dans leurs réveils. Ondes gravitationnelles sont des ondulations dans le tissu de l’espace-temps, prévues pour la première fois par Albert Einstein et confirmées par Ligo en 2015. Pour leur découverte révolutionnaire, les physiciens impliqués dans la recherche ont remporté un prix Nobel en 2017.
Mais les plus intrigants pour les scientifiques sont les masses des deux trous noirs: environ 100 et 140 fois celle du soleil. Comme ce fut le cas avec la détection précédente, les trous noirs de ces tailles tombent dans un « écart de masse » qui remet en question la sagesse conventionnelle sur la façon dont les ruptures de l’espace-temps se forment. Les chercheurs présenteront leurs résultats du 14 au 18 juillet au 24e Conférence internationale sur la relativité générale et la gravitation (GR24) et la 16e conférence d’Edoardo Amaldi sur les ondes gravitationnelles à Glasgow, en Écosse.
« Nous nous attendons à ce que la plupart des trous noirs se forment lorsque les étoiles meurent – si l’étoile est suffisamment massive, elle s’effondre à un trou noir », » Mark Hannamun professeur de physique à l’Université Cardiff au Pays de Galles et membre de la collaboration LVK, a déclaré à Live Science. « Mais pour des étoiles vraiment massives, nos théories disent que l’effondrement est instable, et la majeure partie de la masse est explosée dans les explosions de supernova, et un trou noir ne peut pas se former. »
« Nous ne nous attendons pas à ce que les trous noirs se forment entre 60 et 130 fois la masse du soleil », a-t-il ajouté. « Dans cette observation, les trous noirs semblent se situer dans cette gamme de masse. »
Des trous noirs sont nés de l’effondrement des étoiles géantes et se développent en gorgeant du gaz, de la poussière, des étoiles et d’autres trous noirs. Actuellement, les trous noirs connus se répartissent en deux catégories: des trous noirs de masse stellaire, qui vont de quelques à quelques dizaines de fois la masse du soleil; et des trous noirs supermassifs, qui peuvent être d’environ 100 000 à 50 milliards de fois plus massifs que le soleil.
Pourtant, ceux qui tombent dans l’écart de ces deux gammes de masse, connus sous le nom de trous noirs de masse intermédiaire, sont physiquement incapables de se former à partir d’effondrements d’étoiles directs et restent donc incroyablement rares. Conseils de leur existence ont néanmoins été retrouvésles astrophysiciens conduisant à postuler que ces trous noirs poussent à partir de la fusion avec d’autres qui sont de taille similaire.
Des preuves de cette fusion sont arrivées le 23 novembre 2023, lorsque deux minuscules distorsions de l’espace-temps ont traversé les détecteurs de l’observatoire gravitationnel interféromé au laser (LIGO) en Louisiane et à Washington. Les deux détecteurs – chacun avec deux bras de 2,5 miles de long en L (4 kilomètres) contenant deux faisceaux laser identiques – sont conçus de sorte que si une onde gravitationnelle passe à travers la Terre, la lumière laser dans un bras du détecteur se compressera tandis que l’autre s’étend, créant un petit changement de longueur de trajectoire religieuse des faisceaux.
Le signal qui est arrivé aux détecteurs était complexe, provenant de deux trous noirs de masse haute qui tournaient rapidement. Les astronomes analysent généralement les fusions de trous noirs en modélisant des signaux à partir de différents types de systèmes binaires de trous noirs, avant de les faire correspondre à tout nouveau signal qu’ils voient.
Mais pour que cette technique fonctionne, les modèles doivent être précis, et les équations d’Einstein sont plus difficiles à résoudre (et donc moins précises) lorsque les trous noirs tournent rapidement.
« Les trous noirs de GW231123 semblent être fortement tournants, et nos différents modèles donnent des résultats différents », a déclaré Hannam. « Cela signifie que même si nous sommes sûrs que les trous noirs sont très massifs, nous ne mesurons pas les masses particulièrement précisément. Par exemple, les masses possibles pour le plus petit trou noir couvrent tout l’espace de masse. »
Pour que les scientifiques obtiennent de meilleurs calculs de ces masses, ces modèles devront être affinés, ce qui nécessitera probablement plus d’observations de fusions à haute teneur en spin similaires.
De telles détections seraient probables; Les détecteurs d’ondes gravitationnels de Ligo, Virgo et Kagra ont repéré 300 fusions depuis le début de la première manche en 2015, avec 200 se retrouvant dans la quatrième manche. Pourtant, LIGO, qui est financé par la National Science Foundation, fait face à des coupes budgétaires de l’administration Trump qui pourraient arrêter un détecteur, ce qui rend les détections actuelles « presque impossibles », » Selon le directeur de l’installation, David Reitze.
