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Quand on pense aux trous noirs, on pense immédiatement à Stephen Hawking. Depuis les années 1970, le physicien britannique a profondément bouleversé notre vision de ces objets mystérieux.
Il a même lié leur comportement à celui des systèmes thermodynamiques. Pourtant, pendant longtemps, cela restait théorique, presque philosophique. Jusqu’à aujourd’hui.
En ce mois de septembre 2025, les collaborations internationales LIGO, Virgo et KAGRA viennent de publier une avancée spectaculaire. En effet, grâce à la détection d’une nouvelle onde gravitationnelle, nommée GW250114, les scientifiques ont pu observer un phénomène extrêmement rare avec une précision inédite.
Il s’agit de la fusion de deux trous noirs. Et ce qu’ils ont vu, ou plutôt entendu, vient valider certaines des prédictions les plus audacieuses de Hawking sur la nature des trous noirs, leur entropie, leur horizon et même leur son.
Une fusion cosmique observée en détail grâce à GW250114, la meilleure détection depuis 10 ans
Cette nouvelle onde, GW250114, provient d’une fusion entre deux trous noirs stellaires situés à plus d’un milliard d’années-lumière. Chacun pesait environ trente fois la masse du Soleil.
Lorsqu’ils se sont rapprochés, leurs orbites ont accéléré. Cela a produit des vagues dans la structure même de l’espace-temps. Ces ondes gravitationnelles ont traversé l’univers pendant des millions d’années avant de venir faire vibrer les détecteurs terrestres. Et cette fois, les données sont d’une clarté exceptionnelle.
Ainsi, les chercheurs ont pu distinguer toutes les phases du phénomène. L’approche en spirale, la fusion, puis ce moment étrange qu’on appelle le “ringdown”. C’est lorsque le nouveau trou noir, encore instable, se met à vibrer pour revenir à une forme stable. C’est précisément là que les choses deviennent vraiment passionnantes.
L’aire du trou noir final dépasse celle des deux autres, validant la loi de Hawking sur l’entropie
Depuis plus de cinquante ans, Hawking affirmait que la surface de l’horizon d’un trou noir, cette frontière invisible qui marque le point de non-retour, ne pouvait jamais diminuer.
C’était une analogie avec la seconde loi de la thermodynamique. En effet, de la même manière que l’entropie d’un système isolé ne diminue pas, la surface d’un trou noir devait, elle aussi, toujours croître.
Or, cette idée, autrefois abstraite, vient d’être confirmée de manière très concrète. Grâce aux données de GW250114, les chercheurs ont pu calculer l’aire des deux trous noirs initiaux. Puis celle du trou noir formé après la fusion. Résultat, la surface finale est plus grande que la somme des deux précédentes.
Cela signifie que la nature confirme ce que Hawking avait entrevu. Non par la pensée seule, mais par les vibrations profondes de l’espace-temps.
Event GW250114, with signal-to-noise ratio of 80, shows
— Physical Review Letters (@PhysRevLett) September 10, 2025
• mass & spin of the merged BH matches the Kerr spectrum
• horizon area of the final BH is greater than the sum of the horizon areas for the merging BHs, as predicted in 1971 by Stephen Hawking https://t.co/iINXwIDyq4 pic.twitter.com/eMs3YWwDFd
Les vibrations post-fusion reproduisent les prédictions d’Einstein et confirment la théorie de Kerr
Mais ce n’est pas tout. Une autre prédiction centrale vient d’être validée. Elle affirme qu’un trou noir peut être entièrement défini par deux paramètres physiques : sa masse et son moment cinétique. Autrement dit, une fois formé, il « oublie » tout du passé des objets qui l’ont constitué. Sauf ces deux éléments. C’est ce qu’on appelle parfois le « théorème de la calvitie » des trous noirs.
Pour tester cela, les chercheurs ont écouté les vibrations post-fusion du nouveau trou noir. Ce fameux ringdown. Ces oscillations génèrent des ondes gravitationnelles appelées modes quasi-normaux.
Elles sont semblables à des harmoniques musicaux. Leur fréquence et leur amortissement ne dépendent que des propriétés du trou noir final. D’ailleurs, les mesures effectuées sur GW250114 correspondent exactement aux prédictions mathématiques issues des équations d’Einstein.
Autrement dit, c’est comme si la cloche avait sonné au diapason de la théorie. Pour la première fois, plusieurs de ces “overtones” — des harmoniques supérieurs — ont pu être isolés. Ils offrent une signature unique de ce trou noir tout juste formé.
L’écoute fine des trous noirs ouvre une nouvelle ère pour tester les lois de l’Univers
Ce que révèlent ces résultats, au-delà de la validation de modèles théoriques, c’est l’entrée dans une ère de la spectroscopie gravitationnelle. En d’autres termes, nous commençons à « écouter » les trous noirs, à décomposer leurs vibrations comme on analyserait la lumière d’une étoile.
Chaque vibration nous raconte une histoire. Celle d’un objet qui, autrefois, semblait n’être qu’une énigme mathématique. Pourtant, aujourd’hui, il devient un laboratoire naturel pour tester les lois fondamentales de l’Univers.
Ainsi, Hawking, Bekenstein, Kerr, Einstein : leurs idées se trouvent réunies, validées, croisées par les ondes d’un Univers qui parle enfin. Il ne s’agit plus de spéculation. Désormais, nous avons la preuve que les trous noirs possèdent bien une entropie. Qu’ils ont une mémoire de surface, et que cette mémoire résonne.
Cette confirmation venue du fin fond du cosmos marque peut-être le début d’une nouvelle étape. Il s’agit maintenant de comprendre comment ces lois émergent. Et ce qu’elles disent du lien mystérieux entre gravité et mécanique quantique.
En attendant, une chose est sûre : Stephen Hawking avait raison, et c’est l’Univers lui-même qui vient de lui donner raison, en chantant.
Par Eric Rafidiarimanana, le