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La plus grande collision de trous noirs jamais enregistrée

Crédits : Keio University

Une équipe d’astronomes annonce avoir détecté quatre nouveaux cas de collision de trous noirs dans l’espace, trahis par la propagation d’ondes gravitationnelles. L’une de ces collisions serait la plus massive jamais enregistrée.

En février 2016, les chercheurs de LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) annonçaient la première détection des ondes gravitationnelles, ouvrant ainsi la voie à une nouvelle ère astronomique. Depuis, d’autres détections ont été faites : la plupart résultent alors de la fusion de trous noirs supermassifs. Plus récemment, quatre nouveaux cas de collision ont été enregistrés au cours de l’été 2017. Les détails de l’étude sont publiés sur Arxiv.

Une collision massive à 5 milliards d’années-lumière

Ces collisions ont entraîné la formation de trous noirs pesant plusieurs dizaines de fois la masse du Soleil. Elles seraient par ailleurs survenues à une distance comprise entre 1 044 milliards et 8,97 milliards d’années-lumière de la Terre. L’une d’elles, la plus massive jamais enregistrée, aurait entraîné la formation d’un trou noir 80 fois plus massif que notre étoile. La fusion, produite à environ 5 milliards d’années-lumière, aurait ici impliqué deux trous noirs d’environ 50,6 et 34,3 masses solaires. Mais il pourrait y avoir un troisième acteur…

« On ne pense pas que l’effondrement d’étoiles peut entraîner des trous noirs plus lourds que 45 masses solaires », explique Imre Bartos, professeur adjoint à l’Université de Floride (États-Unis) et principal auteur de cette étude. « De plus, celui-ci semblait tourner rapidement. Cette observation anormale provient peut-être de deux trous noirs qui ont fusionné pour, plus tard, fusionner avec un troisième, dans un environnement riche en trous noirs, poursuit-il. De tels environnements semblent même exister près du centre de notre propre Galaxie ».

trous noirs ondes gravitationnelles
Deux trous noirs en train de fusionner. Crédits : the Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) project

Les fusions de trous noirs seraient fréquentes

Ces événements seraient en effet beaucoup plus fréquents qu’on ne le pensait auparavant. Il y aurait en effet chaque année dans l’Univers des dizaines de fusions de trous noirs dans chaque gigaparsec cube. Pour un gigaparsec, imaginez un carré de ciel dont chaque côté mesure 3,2 milliards d’années-lumière. Une estimation qui devrait continuer à s’affiner dans les prochaines années. « Avec la multiplication d’événements qui se produiront une fois que LIGO et Virgo se seront rallumés (les instruments sont actuellement en maintenance, ndlr), nous en saurons plus sur la fréquence de ces “doubles fusions” », poursuit le chercheur.

Avec ces quatre nouveaux cas, les détecteurs d’ondes gravitationnelles ont donc à ce jour mis en évidence 10 fusions de trous noirs. On rappelle également qu’une fusion d’étoiles à neutrons fut également détectée il y a quelques mois, trahie par des ondes gravitationnelles formées suite à la collision. Les instruments LIGO et Virgo reprendront du service au printemps prochain pour une troisième salve d’analyses.

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