Le mystère des trous noirs élucidé grâce aux ondes gravitationnelles ?

C’est quelques mois après une première détection historique que le détecteur d’ondes gravitationnelles LIGO a enregistré un deuxième signal, émis lui aussi par la coalescence de deux trous noirs.

Il aura fallu attendre cent ans pour que la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein rejoigne la première détection d’ondes gravitationnelles. Et seulement trois petits mois qui ont séparé la première détection de la deuxième. C’est le 26 décembre dernier qu’un train d’ondes gravitationnelles a été mesuré par le détecteur LIGO, faisant suite à celui de septembre 2015. Les ondes gravitationnelles sont des déformations de l’espace-temps, elles sont engendrées par le déplacement d’objets massifs qui se propagent à la vitesse de la lumière.

À l’instar des premières ondes détectées, ce nouveau signal a été émis par la coalescence de deux trous noirs qui gravitent l’un autour de l’autre. Ils se rapprochent lentement en perdant de l’énergie sous forme d’ondes gravitationnelles, puis leurs trajectoires respectives s’accélèrent jusqu’à ce qu’ils fusionnent. Les ondes ont traversé le détecteur LIGO le 26 décembre 2015 au terme d’un voyage de 1,4 milliard d’années.

Deux coalescences en moins de 6 mois

L’analyse du signal a permis de déduire la masse des deux trous noirs : 8 et 14 fois celle du Soleil. Plus légers que ceux observés en septembre 2015 (29 et 36 masses de notre soleil), leur rapprochement a donc été moins brusque, si bien que le signal enregistré, plus faible, est plus long. Un plus grand nombre d’orbites a ainsi pu être observé avant cette fusion, ce qui permet de vérifier la théorie de la relativité générale.

Est-ce une coïncidence d’observer ces deux coalescences de trous noirs en l’espace de six mois ? Pas pour les scientifiques des collaborations LIGO et Virgo, pour qui ce deuxième signal confirme l’abondance des trous noirs binaires dans l’univers. Rappelons aussi que ces équipes sont composées de 1000 scientifiques américains et de 14 autres pays, dont un gros contingent français du Centre national de la recherche scientifique (CNRS).

Par ailleurs, les données recueillies par le détecteur entre septembre 2015 et janvier 2016 semblent indiquer qu’un troisième évènement aurait été enregistré le 2 octobre, mais le degré de confiance dans ce signal n’est pas suffisant. Le nombre plus conséquent d’observations attendu permettra de répondre à de nombreuses questions sur les trous noirs binaires, notamment sur leur origine, couples d’étoiles qui évoluent en trous noirs ou trous noirs en capture d'autres. Une nouvelle étape cruciale a en tout cas été franchie pour l’exploration et la compréhension de l’Univers.

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