Des scientifiques américains ont repéré la plus grande fusion connue entre deux trous noirs grâce à des détecteurs d’ondes gravitationnelles.
Cette découverte, enregistrée en novembre 2023, a été présentée lors de la Conférence internationale sur la relativité générale et la gravitation qui s’est tenue cette année à Glasgow, au Royaume-Uni.
Qu’est-ce qu’un trou noir ?
Un trou noir est une région de l’espace où une grande quantité de matière est concentrée dans un espace extrêmement restreint.
Cette masse dense génère une attraction gravitationnelle si puissante que rien, pas même la lumière, ne peut en échapper.
Invisible par nature, car aucun rayonnement ne s’en échappe, on ignore encore précisément ce qui se trouve à l’intérieur d’un trou noir.
Ces objets cosmiques se forment généralement lorsque des étoiles géantes s’effondrent en fin de vie, à la suite de l’arrêt des réactions de fusion qui alimentaient leur lumière et leur chaleur.
Comment et quand cette collision a-t-elle été observée ?
Le choc entre ces deux trous noirs a généré une onde gravitationnelle – une sorte d’ondulation dans l’espace-temps – détectée le 23 novembre 2023, juste avant 13 heures GMT, par deux instruments en même temps.
Ces détecteurs, situés dans les États de Washington et de Louisiane, appartiennent au Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) et font partie du réseau international LIGO-Virgo-KAGRA (LVK).
LIGO utilise deux interféromètres laser à grande échelle, conçus pour capter ces ondes gravitationnelles.
L’onde détectée pendant environ 0,1 seconde a été nommée GW231123.
Financé par la National Science Foundation américaine, LIGO a été imaginé et construit par des équipes du California Institute of Technology (Caltech) et du Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Comme les trous noirs sont complètement sombres, leur collision échappe à toute observation directe. Seules les ondes gravitationnelles qu’elles émettent permettent de les détecter. À ce jour, environ 300 trous noirs ont été découverts de cette manière.
Les interféromètres Virgo, en Europe, et KAGRA, au Japon, fonctionnent suivant un principe similaire.
Que se passe-t-il lors de la collision de deux trous noirs ?
Lorsque deux trous noirs entrent en collision, ils fusionnent pour former un trou noir plus massif. C’est ce qui s’est produit ici.
Les deux astres pesaient environ 100 et 140 fois la masse du Soleil chacun. Leur fusion a engendré un trou noir de plus de 265 masses solaires.
Ce nouveau record dépasse largement la collision précédente, GW190521, d’un trou noir pesant environ 140 masses solaires, détectée en 2019 à une distance de 17 milliards d’années-lumière de la Terre.
Qu’ont appris les scientifiques ?
Cette observation apporte des confirmations importantes sur la formation des trous noirs massifs.
Mark Hannam, professeur à l’université de Cardiff et membre de la collaboration scientifique LIGO, explique : « Cela renforce l’idée que des trous noirs peuvent fusionner successivement pour créer des objets beaucoup plus lourds. »
« Il semble peu plausible que des trous noirs aussi massifs se forment directement à partir de l’effondrement d’étoiles. L’hypothèse la plus probable est donc qu’ils résultent de fusions antérieures. »
Une telle collision menace-t-elle la Terre ?
Rassurez-vous, cette fusion ne présente aucun danger pour la Terre ni même pour la galaxie de la Voie Lactée.
Selon M. Hannam, l’événement s’est produit à une distance comprise entre plusieurs millions et 10 milliards d’années-lumière de nous.
Autrement dit, la collision a eu lieu il y a des millions d’années, puisque les ondes gravitationnelles voyagent à la vitesse de la lumière.
Pour donner une idée de cette distance astronomique, elle est d’environ 3 gigaparsecs, un parsec correspondant à 31 000 milliards de kilomètres – des chiffres difficilement imaginables !
Points à retenir
- Un trou noir est une région de l’espace où la gravité est si intense que rien ne peut s’en échapper, pas même la lumière.
- La fusion détectée en novembre 2023 est la plus massive connue à ce jour, aboutissant à un trou noir de 265 masses solaires.
- Les ondes gravitationnelles enregistrées permettent d’étudier ces phénomènes invisibles directement.
- Nous découvrons que les trous noirs peuvent fusionner à plusieurs reprises, formant ainsi des objets de plus en plus massifs.
- Ces événements se produisent à des distances extrêmement grandes, ce qui signifie qu’ils ne constituent aucune menace pour notre planète.
Au-delà des découvertes fascinantes, cette nouvelle fusion invite à réfléchir sur la complexité et la dynamique de l’univers, où des phénomènes titanesques se déroulent sans que nous puissions les voir, si ce n’est à travers leurs échos gravitationnels.
Et il faut bien l’admettre : entre détecter ces monstres cosmiques invisibles et essayer d’imaginer ce qu’ils cachent, on se croit parfois dans un bon épisode de science-fiction. Mais bon, c’est moins spectaculaire qu’une série Netflix, et ça ne se binge pas en une soirée… à moins d’être un astrophysicien accro aux ondes gravitationnelles, évidemment.