Des astronomes détectent une collision « impossible » dans l’espace lointain

L’analyse d’un « signal gravitationnel » inhabituel a révélé la collision de deux trous noirs remarquablement massifs, bouleversant notre compréhension de ces objets extrêmes.

Évènement record

Comme son nom l’indique, l’Observatoire d’ondes gravitationnelles par interférométrie laser (LIGO) se concentre sur la détection de ces ondulations dans la tissu même de l’espace-temps, créées par des évènements cosmiques cataclysmiques, tels que des explosions stellaires (supernovas) ou des collisions de trous noirs.

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« On pourrait les comparer à celles produites lorsque vous jetez une pierre dans un lac », illustre Samar Safi-Harb, astrophysicienne à l’université du Manitoba. Dans le cas d’objets aussi denses que les trous noirs, leur rapprochement va générer des ondes gravitationnelles remarquablement puissantes.

Le 23 novembre 2023, un signal « extraordinaire et déroutant », avait été capté. Mené par Sophie Bini, du California Institute of Technology, et ses collègues, l’examen de GW231123 l’a lié à la fusion « impossible » de deux monstres cosmiques, ayant conduit à la formation d’un trou noir de 225 masses solaires.

Respectivement 100 et 140 fois plus massifs que notre étoile, les deux objets extrêmes lui ayant donné naissance s’avéraient environ deux fois plus lourds que les précédents détenteurs du record. Ils tournaient également à une vitesse ébouriffante, proche des limites physiques fixées par la relativité générale d’Einstein.

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Fusions en chaîne

Selon les chercheurs, leur masse était trop importante pour qu’ils soient directement nés de l’effondrement de vieilles étoiles massives. « Les modèles actuels d’évolution stellaire ne prévoient pas l’existence », explique Ed Porter, chercheur au laboratoire Astroparticules et Cosmologie du CNRS.

À ce stade, la principale hypothèse est que ces objets intermédiaires résultent de fusions « en chaîne » impliquant des trous noirs plus petits, dans des régions denses du cosmos. L’analyse approfondie des données du LIGO, en accès libre, et les observations d’autres évènements similaires se révèleront indispensables pour l’appuyer, et ainsi faire progresser notre compréhension de la dynamique globale du cosmos.

« Cela prendra des années pour que la communauté fasse entièrement la lumière sur ce signal et ses implications », estime Gregorio Carullo de l’université de Birmingham, ayant contribué à ces travaux présentés à l’occasion de la conférence Edoardo Amaldi sur les ondes gravitationnelles.

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En début d’année, une étude avait suggéré qu’un trou noir 600 000 fois plus massif que le Soleil pourrait percuter la Voie lactée.