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Quelque chose qui claque: les trous noirs observés lors de la fusion

Einstein aurait apprécié: deux observatoires aux États-Unis et en Italie observent la fusion de deux trous noirs massifs. L’événement remonte à sept milliards d’années, mais les ondes mesurées confirment un élément central de la relativité générale.

Des chercheurs de la moitié de l’univers ont observé la fusion de trous noirs la plus massive jamais enregistrée. Les observatoires Ligo aux USA et Virgo en Italie ont enregistré les ondes gravitationnelles du crash de deux monstres gravitationnels avec près de 66 et 85 fois plus de masse que notre soleil le 21 mai 2019. Le trou noir qui en résulte avec 142 masses solaires est le premier de la gamme de masse moyenne qui ait jamais été observé, rapportent les chercheurs, qui présentent maintenant leurs mesures dans deux articles spécialisés dans les revues « Physical Review Letters » et « Astrophysical Journal Letters ».

*Intimité

La fusion a eu lieu il y a environ sept milliards d’années, alors que l’univers n’était que deux fois moins vieux qu’aujourd’hui. Il a libéré une énergie qui, selon l’équivalence masse-énergie d’Albert Einstein, E = mc2 correspond à environ huit masses solaires. Cela signifie qu’environ huit fois la masse de notre soleil s’est déversée dans la génération d’ondes gravitationnelles sous forme d’énergie. Cela a tellement tremblé l’espace-temps qu’il était encore détectable à une distance d’environ 16 milliards d’années-lumière sur Terre aujourd’hui. La fusion est donc non seulement l’événement le plus massif, mais aussi le plus éloigné que les détecteurs d’ondes gravitationnelles ont enregistré jusqu’à présent.

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Le « poisson le plus épais » à ce jour

« Cela ne ressemble pas au gazouillis que nous voyons normalement », a déclaré le scientifique de Virgo Nelson Christensen dans un communiqué de presse. « C’est plus quelque chose que » peng « fait, et c’est le signal le plus massif que Ligo et Virgo aient vu. » Les observatoires d’ondes gravitationnelles avaient «capturé leurs poissons les plus épais à ce jour», a déclaré l’Institut Max Planck de physique gravitationnelle de Potsdam et de Hanovre, qui a participé à la découverte. Le signal avec le numéro de catalogue GW190521 n’a duré qu’environ un dixième de seconde et n’a montré que deux orbites en spirale des trous noirs avant qu’ils ne fusionnent finalement.

« Malgré la courte durée, nous avons pu montrer que le signal correspond à ce que nous attendons de la fusion des trous noirs – comme le prédit la théorie générale de la relativité d’Einstein », a rapporté la directrice de l’Institut Max Planck de physique gravitationnelle, Alessandra Buonanno. « Il est devenu clair pour nous que nous étions les premiers à assister à la naissance d’un trou noir de poids moyen, dont l’un des parents était probablement lui-même le produit d’une fusion binaire antérieure. »

La découverte est toujours un casse-tête pour les chercheurs

Les trous noirs de poids moyen ont 100 à 100 000 fois la masse de notre soleil. La fusion fournit la première preuve claire d’un trou noir de cette classe. Alors que de plus petits trous noirs se forment dans les explosions d’étoiles, les plus grands se trouvent au centre des galaxies comme notre Voie lactée, où ils ont absorbé de grandes quantités de matière.

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Les masses des deux trous noirs, dont la fusion a maintenant été enregistrée, continuent de causer des maux de tête aux astrophysiciens, car un trou noir avec 85 masses solaires en particulier ne devrait pas réellement pouvoir surgir. Selon la théorie, seules les étoiles jusqu’à environ 130 masses solaires s’effondrent en trous noirs lors d’une explosion de supernova, qui devrait alors avoir un maximum de 65 masses solaires. Les étoiles plus lourdes perdent tellement de masse en raison d’éruptions violentes répétées qu’elles ne créent finalement qu’un trou noir avec moins de 65 masses solaires.

En revanche, même les étoiles les plus lourdes de plus de 200 masses solaires pourraient, selon la théorie, s’effondrer directement dans un trou noir à la fin de leur existence, qui devrait alors avoir plus de 120 masses solaires. Il ne devrait donc pas y avoir de trous noirs entre 65 et 120 masses solaires. Les scientifiques pensent qu’il est très probable que le plus grand des deux précurseurs soit lui-même le résultat d’une fusion de trous noirs proportionnellement plus petits.

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