Des chercheurs calculent la vitesse de déplacement maximale des trous noirs

Menées sur plusieurs années en raison de la complexité des calculs, de récentes simulations avancées ont permis d’estimer l’ébouriffante vitesse maximale pouvant être atteinte par un trou noir.

28 500 kilomètres par seconde

Lorsque les trous noirs entre en collision et fusionnent, une partie de leur énergie est libérée sous la forme d’ondes gravitationnelles. Si ces ondulations dans le tissu même de l’espace-temps sont généralement émises de manière uniforme dans tous les directions, elles peuvent également être asymétriques, entraînant le violent recul du monstre cosmique nouvellement formé, comparable à celui d’une arme à feu.

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Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Physical Review Letters, Carlos Lousto et James Healy, de l’Institut Rochester, ont utilisé des superordinateurs pour réaliser 1 381 simulations de ce processus, en les optimisant afin d’obtenir le trou noir le plus rapide possible. Quelles que soient les propriétés des trous noirs initiaux, il s’est avéré que le produit de leur collision n’était jamais éjecté à une vitesse supérieure à 28 500 kilomètres par seconde, soit un peu moins de 10 % de la vitesse de la lumière.

« Même lorsque nous leur donnions des vitesses plus élevées, voire proches de la vitesse de la lumière, il ne dépassait jamais cette limite », souligne Lousto.

Selon l’équipe, le principal facteur était le spin des deux objets lui ayant donné naissance. Les vitesses les plus élevées étant atteintes lorsque les trous noirs simulés tournaient dans le même plan, mais dans des directions opposées : le produit de la fusion était alors déséquilibré et émettait des ondes gravitationnelles dans une seule direction lorsqu’il retrouvait une forme sphérique.

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Un phénomène rare, même à l’échelle de l’Univers

Le fait que ce processus nécessite des conditions si spécifiques signifie qu’il est peu probable que nous observions un jour un trou noir se déplaçant à cette vitesse.

« Les deux trous noirs d’origine devraient probablement orbiter autour d’un troisième trou noir, encore plus grand, dans des directions différentes pour créer un tel recul », explique Lousto. « Même à l’échelle de l’Univers, ces monstres cosmiques ultra-rapides seraient rares, mais cela ne signifie pas qu’ils n’existent pas quelque part. »