Que se passe-t-il quand deux trous noirs fusionnent — Sciences

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Surtout, cette observation est la première preuve directe de l'existence de trous noirs dits "de masse intermédiaire " (entre 100 et 100 000 fois plus massifs que le Soleil). Et, cerise le gâteau, elle confirme directement pour la première fois l'existence de trous noirs de masse intermédiaire, entre 100 et 1000 fois la masse du Soleil.

Il a mis 7 milliards d'années-lumière à nous parvenir: un trou noir de masse inédite, issu de la fusion de deux trous noirs, a été directement observé pour la première fois grâce aux ondes gravitationnelles, une découverte majeure pour la compréhension de l'univers.

Les trous noirs de masse intermédiaire sont intéressants car ils pourraient être la clef d'une des énigmes de l'astrophysique et de la cosmologie: l'origine des trous noirs supermassifs.

L'article des chercheurs a été publié ce mercredi 2 septembre dans les revues Physical Review Letters et Astrophysical Journal Letters. Le résultat de cette collision colossale était un seul trou noir 142 fois la masse du soleil, avec 8 masses solaires d'énergie irradiant sous forme d'ondes gravitationnelles. Les deux détecteurs qui les traquent, Ligo et Virgo respectivement aux États-Unis et en Italie, ont donné raison à la prédiction d'Albert Einstein faite plus d'un siècle auparavant. "Si la question est encore largement ouverte, l'un des scénarios proposés pour expliquer la naissance de ces monstres cosmiques est justement la fusion à répétition de trous noirs de masse intermédiaire". Les astrophysiciens ont émis l'hypothèse que nous n'allons pas trouver de trous noirs dans cette lacune, et nous en avons trouvé au moins un mais peut-être deux. "Certains font plusieurs millions de masses solaires".

La détection de GW190521 pose de nouvelles questions. Mais le nouveau signal avait quelque chose de différent. D'après les connaissances actuelles, l'effondrement gravitationnel d'une étoile ne peut pas former de trous noirs entre environ 60 et 120 masses solaires, car les étoiles les plus massives sont complètement soufflées par l'explosion en supernova qui accompagne cet effondrement, ne laissant derrière elles que gaz et poussière.

Par rapport aux détections précédentes, le signal GW190521 observé par Ligo et Virgo est très court et plus difficile à analyser. Y aurait-il un trou noir primordial formé lors du Big Bang, il y a 13,8 milliards d'années?

Mais ce n'est pas ce qui intrigue le plus les astrophysiciens. D'après l'équipe internationale composée de plus de 1.500 scientifiques, il est probablement issu de la fusion de deux trous noirs.

Des scientifiques co-signataires des publications sont associés aux équipes ci-dessus et font partie des laboratoires suivants: Institut Foton (CNRS/Université Rennes 1/Insa Rennes), laboratoire Lagrange (CNRS/Université Côte d'Azur/Observatoire Côte d'Azur), Laboratoire de physique et d'étude des matériaux (CNRS/Sorbonne Université/ESPCI Paris).

GW190521: A Binary Black Hole Merger with a Total Mass of 150Mʘ, The LIGO Scientific Collaboration and the Virgo Collaboration, Physical Review Letters, 2 septembre 2020. Peu de temps après que LIGO et Virgo aient détecté la fusion, le Zwicky Transient Facility (ZTF) en Californie a repéré un éclat de lumière provenant d'une galaxie proche de l'endroit où les mesures des ondes gravitationnelles suggèrent que la fusion s'est produite.

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