Une collision entre deux trous noirs crée une nouveauté

Les trous noirs ne cessent d’étonner les astronomes.

Des chercheurs ont maintenant détecté le signal d’une collision ancienne entre deux trous noirs, qui a donné naissance à un nouveau trou noir d’une taille sans précédent.

«Il s’agit du plus gros ‘bang’ observé par l’humanité depuis le ‘Big Bang’», a commenté Alan Weinstein, un physicien de l’université Caltech qui a participé à cette découverte.

Les trous noirs sont des régions de l’espace si denses que même la lumière ne peut s’en échapper. Les astronomes leur connaissaient jusqu’à présent deux tailles: les petits formés par l’implosion d’une étoile (les trous noirs stellaires) et qui ont environ la taille d’une ville, et les supergéants qui sont des millions de fois plus massifs que notre Soleil et autour desquels orbitent des galaxies entières.

Selon les calculs des astronomes, un trou noir d’une taille intermédiaire n’était pas logique, puisque les étoiles trop grosses au moment de leur implosion n’auraient rien laissé derrière elles.

Les scientifiques croyaient que l’implosion d’une étoile pouvait donner naissance, tout au plus, à un trou noir ayant environ 70 fois la masse de notre Soleil, selon le physicien Nelson Christensen, qui dirige le Centre national de la recherche scientifique en France.

Puis, en mai 2019, deux détecteurs ont repéré un signal qui s’est révélé être l’énergie produite par la collision entre deux trous noirs stellaires de grande taille. L’un avait 66 fois la masse du Soleil, et l’autre 85 fois la masse de notre étoile.

Cette collision a donné naissance au premier trou noir de taille intermédiaire jamais vu, avec une masse de 142 fois celle du Soleil.

La collision a généré une gigantesque vague d’énergie qui s’est propagée à travers l’espace à la vitesse de la lumière. C’est cette vague que des physiciens américains et européens ont repérée l’an dernier avec les détecteurs LIGO et Virgo. Les conclusions de leurs analyses sont publiées mercredi par les journaux scientifiques «Physical Review Letters et Astrophysical Journal Letters».

Puisque les appareils détectent les ondes gravitationnelles comme signal audio, les chercheurs ont «entendu» la collision. Malgré sa violence, l’événement n’a duré qu’un dixième de seconde.

«C’était un bruit sourd, a dit M. Weinstein. Ce n’est pas très impressionnant dans un haut-parleur.»

La collision s’est produite il y a environ sept milliards d’années, quand l’univers avait environ la moitié de son âge actuel. On ne l’a détectée que l’an dernier en raison de la distance inimaginable qui nous en sépare.

Ce n’est pas la première fois qu’une collision entre deux trous noirs est observée, mais les trous noirs impliqués étaient plus petits et même après la fusion, leur taille ne dépassait pas celle d’un trou noir stellaire typique.

Les scientifiques ne comprennent toujours pas comment se forment les trous noirs gigantesques au coeur de galaxies, a dit M. Christensen, mais cette découverte pourrait leur donner des indices.

Possiblement que, comme un jeu de Legos, de petits blocs forment de plus gros blocs, qui forment d’encore plus gros blocs, a expliqué Avi Loeb, un astronome d’Harvard qui n’a pas participé à cette étude.

Il n’est ainsi pas impossible que le plus gros des deux trous noirs impliqués dans cette collision soit lui-même le résultat d’une collision précédente, croient MM. Weinstein et Christensen, ce qui ajoute de la crédibilité à la théorie des Legos.

Toutefois, les experts ne sont pas en mesure d’expliquer comment des trous noirs pourraient rencontrer suffisamment d’autres trous noirs pour constamment prendre de l’expansion. Il est donc possible que les super trous noirs aient tout simplement été formés immédiatement après le Big Bang.

«L’astrophysique nous réserve constamment des surprises», a dit M. Weinstein.

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