Une équipe de chercheurs annonce avoir détecté la fusion de deux trous noirs impliquant deux objets de masses très différentes. Une première.

En 2015, grâce à l’observatoire LIGO, des physiciens ont pour la première fois détecté des ondes gravitationnelles – de petites oscillations de la courbure de l’espace-temps – générées par deux trous noirs sur le point de fusionner. Deux ans plus tard, le détecteur Virgo, en Italie, a rejoint la partie et, en août 2017, les deux observatoires avaient déjà réussi à détecter une dizaine de ces événements.

Tous avaient un point commun : ils impliquaient des objets de même masse (sensiblement). Nous le savons, car les ondes gravitationnelles générées par ces fusions imminentes ne se positionnaient que sur une seule fréquence. Une sorte de “gazouillis” qui gagne en puissance jusqu’au moment de la collision.

Si deux trous noirs de masses très différentes étaient en revanche amenés à entrer en collision, la théorie de la relativité générale développée par Einstein prédit qu’ils pourraient engendrer, en plus, des ondes plus faibles à des fréquences plus élevées (des harmoniques).

Première détection de trous noirs binaires avec des masses inégales

Ce que nous annonce aujourd’hui une étude (qui n’a pas encore été examinée par des pairs), c’est que l’un de ces événements a été détecté le 12 avril 2019 par les deux observatoires. Les vagues gravitationnelles générées par la rencontre cosmique ont en effet “chanté” sur plusieurs fréquences, suggérant un déséquilibre dans la masse des deux objets impliqués. L’un était huit fois plus massif que le Soleil, peut-on lire, tandis que l’autre était 30 fois plus massif. Autrement dit, le second était 3,6 fois plus lourd que le premier.

« Chaque série d’observation d’Advanced LIGO et de Virgo nous a jusqu’à présent donné de nouvelles perspectives sur notre univers et la troisième série d’observation ne fait pas exception, a déclaré Frank Ohme, du groupe de recherche à l’Institut Max Planck de physique gravitationnelle. Nous avions détecté plusieurs fusions de trous noirs binaires, mais jamais une où le plus grand trou noir est presque quatre fois plus massif que son compagnon ».

En outre, la théorie de la relativité générale d’Einstein suggère également que, dans cette configuration, la note dominante (la plus forte) devrait donner une vibration représentant trois fois la fréquence orbitale, ou une fois et demie la fréquence de l’onde gravitationnelle principale. Et c’est exactement ce qu’ont enregistré les chercheurs.

Cette étonnante disparité entre les masses des deux objets a également permis aux physiciens d’estimer plus précisément la distance de l’objet résultant de cette fusion : 2,3 milliards d’années-lumière de la Terre.

Notons enfin que la troisième campagne d’observation de LIGO, désormais interrompue à cause de la pandémie de Covid-19, a tout de même permis de récolter plus de 50 nouvelles détections. Toutes ces données sont actuellement à l’étude. Ainsi, d’autres fusions aussi déséquilibrées pourraient bientôt être découvertes.

Sources

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