Une fusion « interdite » de trous noirs pourrait finalement être expliquée par une déformation de l’espace-temps
Une récente étude suggère qu’une fusion de deux trous noirs, considérée comme « interdite », pourrait ne pas être aussi impossible qu’on le pensait. En effet, cette recherche indique que les trous noirs impliqués étaient plus petits que prévu.
Le 23 novembre 2023, le détecteur d’ondes gravitationnelles LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) a détecté de légères ondulations dans l’espace-temps causées par la fusion de deux trous noirs. Ce signal, désigné GW231123, semblait résulter de la collision d’un trou noir ayant une masse de 140 fois celle du Soleil avec un autre de 100 masses solaires.
Cette découverte a suscité des interrogations parmi les chercheurs, car les modèles habituels d’évolution stellaire peinent à expliquer l’existence de tels trous noirs massifs, notamment ceux dont la rotation semble aussi rapide. L’équipe de recherche a proposé que la masse apparente de ces trous noirs pourrait être une illusion.
Ce phénomène est lié au lensing gravitationnel, prédit pour la première fois par la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein en 1915. Cette théorie stipule que les objets ayant une masse déforment l’espace-temps, et que cette déformation influence la trajectoire de la lumière. Le lensing gravitationnel se produit lorsque la lumière d’un objet de fond passe à proximité d’un objet massif, ce qui peut courber son chemin.
Les chercheurs pensent que cet effet pourrait également s’appliquer aux ondes gravitationnelles, suggérant que le signal GW231123 pourrait être un exemple de ces ondes déformées, donnant l’impression que les trous noirs sont plus massifs qu’ils ne le sont réellement. Miguel Zumalacárregui, membre de l’équipe de recherche, a expliqué que, tout comme la lumière, les ondes gravitationnelles peuvent être déviées et amplifiées par des objets massifs.
Pour évaluer cette hypothèse, l’équipe a développé un modèle mathématique du lensing gravitationnel et a créé un logiciel capable d’analyser ces données. Ils ont constaté que si GW231123 avait été dévié par un objet compact d’environ 190 à 850 masses solaires, ou par une structure étendue telle qu’un amas globulaire, cela expliquerait les masses observées.
Les résultats de cette recherche, qui remettent en question les théories actuelles sur la formation des trous noirs, indiquent qu’il pourrait exister des objets massifs rares, mais leur nature reste un mystère. L’équipe n’est pas encore en me de déterminer si GW231123 est le premier signal d’onde gravitationnelle lensé, mais cela nécessitera des améliorations de la sensibilité des détecteurs comme LIGO.
Cette recherche souligne l’importance de l’astronomie des ondes gravitationnelles pour étudier certains des événements les plus violents de l’univers.
L’étude a été publiée le 25 août dans le Astrophysical Journal Letters.
(Source : Space.com)
