C’était une bosse dans la nuit. Un gros.
Le 23 novembre 2023, les vagues d’une fusion colossale de deux trous noirs ont atteint la Terre et ont été ramassés par la collaboration Ligo-Virgo-Kagra, un groupe qui détecte ce type de fusions à travers des ondes gravitationnelles.
Et ces trous noirs étaient étiquetés, arrivant à 100 et 140 fois la masse du soleil.
Mais la fusion finale a produit quelque chose de plus impressionnant: un autre trou noir qui est plus de 225 fois la masse du soleil, ont révélé aujourd’hui les astronomes.
Les astronomes sont enthousiasmés par cette fusion car c’est inhabituel. La plupart de ces types de fusions détectés jusqu’à présent à travers des ondes gravitationnelles ont eu lieu entre 10 et 40 fois le soleil, a déclaré Sophie Bini, chercheuse postdoctorale à Caltech qui fait partie du groupe.
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Les scientifiques détectent les ondes gravitationnelles pour la 1ère fois
La théorie de l’Einstein s’est avérée plus de 100 ans plus tard
« Nous avons détecté la première vague gravitationnelle il y a 10 ans, et depuis lors, nous avons déjà trouvé plus de 300 événements. C’est donc vraiment excitant [time]», A déclaré Bini. » Mais cet événement en particulier est très intéressant parce que c’est le plus massif. «
Les ondes gravitationnelles sont des ondulations dans l’espace-temps qui ne peuvent être détectées que par des instruments extrêmement sensibles, comme ceux de la collaboration, qui sont situés aux États-Unis, au Japon et en Italie.
La première vague gravitationnelle a été détectée en 2015 et annoncée par des astronomes en 2016.
L’autre découverte intéressante de cette détection – appelée GW231123 – est que la paire semble avoir tourné très rapidement.
« Les trous noirs semblent tourner très rapidement – près de la limite autorisée par [Albert] La théorie de la relativité générale d’Einstein « , a déclaré Charlie Hoy à l’Université de Portsmouth dans un communiqué. » Cela rend le signal difficile à modéliser et à interpréter. C’est une excellente étude de cas pour faire avancer le développement de nos outils théoriques. «
Comprendre les trous noirs
Tous les trous noirs ne sont pas créés égaux.
Il y a des trous noirs supermassifs qui peuvent être des dizaines de milliers à des milliards de fois la masse du soleil et se trouvent au centre des galaxies. La Voie lactée, par exemple, a un trou noir en son centre, appelé Sagittaire A * – ou sgr a * – qui représente environ quatre millions de fois la masse du soleil.
La première image de Sgr a *, le trou noir supermassif au centre de notre galaxie a été révélé en 2022. (Collaboration EHT)
Ensuite, il y a des trous noirs de masse stellaire, qui peuvent être de quelques fois la masse du soleil à des dizaines de fois la masse. Ou, certains soutiennent, cent de fois sa masse. Ceux-ci se forment lorsqu’une étoile massive manque de carburant et explose d’une manière spectaculaire, un événement appelé Supernova.
Mais ensuite, il y a ceux qui se trouvent quelque part entre les deux, appelés trous noirs intermédiaires. Trouver ces betweens s’est avéré difficile pour les astronomes. Cette nouvelle fusion réside dans ce que les astronomes appellent «l’écart de masse» entre la masse stellaire et les trous noirs supermassifs.
Gobbut les étoiles
On ne sait pas tout à fait pourquoi ces deux trous noirs étaient tellement plus lourds que ce que les astronomes ont précédemment détecté. Une théorie est que chacune des paires elle-même était le résultat de la fusion de deux trous noirs.
Mais ce n’est pas la seule théorie.
Priya Natarajan, professeur de physique et président de l’astronomie à l’Université de Yale, études des trous noirs supermassifs. Bien que ces deux trous noirs soient piddly par rapport à ceux qu’elle étudie, elle dit qu’elle est enthousiasmée par la récente détection.
« Je pense que c’est super excitant pour deux raisons. La première est la lourdeur des trous noirs individuels avant de fusionner », a déclaré Natarajan, qui n’était pas impliqué dans les conclusions. « Donc, le fait est que, vous savez, des processus stellaires normaux qui vous donnent ces trous noirs restes de masse stellaire, c’est assez difficile à imaginer, comme à 100 et 140 en une seule fois. »
L’observatoire à ondes gravitationnelles interféromètres laser à Hanford, Washington, est vue ici. (Ligo / Caltech / MIT)
Mais elle a une autre théorie sur la façon dont ces deux trous noirs inhabituels auraient pu se former.
En 2014, elle a co-écrit un article qui suggérait que les trous noirs pourraient croître rapidement dans l’univers au début de la supernova, puis en engloutissant les étoiles dans un cluster d’étoiles naissants, à la Pac-Man. Plus de gaz signifie des trous noirs plus gros. Mais elle dit qu’en 2021, elle a réalisé que cela pourrait également se produire plus tard dans l’univers le plus récent.
« La seule chose qui est différente, c’est qu’il n’y a pas autant de gaz », a-t-elle déclaré. « Donc, j’ai montré que s’il n’y a pas beaucoup de gaz, vous pourriez commencer par quelque chose qui est une ou dix fois la masse du soleil. Cela pourrait peut-être atteindre 100.… S’il y a peu plus d’essence, cela pourrait être 1000. »
Ainsi, cette nouvelle constatation pourrait ouvrir une nouvelle avenue pour les cosmologues comme elle à explorer.
La prochaine chose qu’elle aimerait voir est une meilleure façon de localiser ces fusions. Pour la récente détection, il est estimé qu’il s’est produit de deux à 13 milliards d’années-lumière.
Maintenant, pourquoi ces résultats sont-ils importants?
Il s’agit de la connexion humaine avec l’univers, a déclaré Natarajan.
« Je pense qu’à partir du moment où, en tant que Néandertaliens, nous nous sommes tenus debout et que nous avons pu regarder le ciel nocturne, nous étions fascinés par la régularité du ciel nocturne, ainsi que le genre de drame cosmique qui se passe, non? Vous voyez des étoiles exploser, vous voyez des éclipses, vous voyez la nuit et le jour, vous voyez des changements saisonniers. Et je pense que cela parle à une curriosité fondamentale que nous l’avons fait.
« Je pense que connaître notre place dans l’univers est une question profondément fondamentale pour nous. Et cela a toujours été. »