Les trous noirs. Mais cette fois, la paire s’est rencontrée à environ 3 milliards d’années-lumière. L’observatoire LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory ) a récidivé en détectant des ondes gravitationnelles provenant d’une collision cosmique entre une paire de trous noirs
C’est la troisième fois que l’observatoire réussit à mesurer un tel événement, mais alors que vous pensiez avoir déjà tout vu, cette collision présente une particularité : au moins un des trous noirs semble tourner dans une direction inhabituelle.
Vous vous souvenez peut-être que la relativité générale a été observée pour la première fois. Le premier grand succès de LIGO a été annoncé en février 2016, soit cinq mois après les ondulations théoriques de l’espace-temps prédites par les chercheurs de l’Institut de physique des particules
Un deuxième ensemble d’ondes a également été détecté le jour de Noël 2015, ce qui a permis aux scientifiques de remplir leur bas de Noël de manière colossale.
Les chercheurs ont maintenant confirmé qu’une troisième fusion de trous noirs a été détectée le 4 janvier 2017, ce qui lui a valu le nom mémorable de GW170104.
La première collision a donné naissance à un trou noir unique d’une masse d’environ 62 fois celle de notre Soleil, tandis que la deuxième a donné lieu à un trou noir d’une masse relativement faible, de seulement 21 masses solaires.
Le trou noir créé par cette dernière fusion détectée comble un vide entre les deux premières, avec une masse de 49 fois celle de notre Soleil.
“Nous avons une nouvelle confirmation de l’existence de trous noirs de masse stellaire supérieurs à 20 masses solaires. Ce sont des objets dont nous ignorions l’existence avant que LIGO ne les détecte”, a déclaré David Shoemaker du MIT, porte-parole de la collaboration scientifique LIGO.
Mais GW170104 semble être une curiosité à au moins un autre titre.
Bien que cela puisse être difficile à imaginer, les trous noirs peuvent réellement tourner. Et nous ne parlons pas seulement du disque de matière chauffée qui tourbillonne autour de lui. La masse réelle possède un moment angulaire, ce qui signifie que le trou noir lui-même tourne sur son axe.
Lorsque deux trous noirs tournent dans le même sens que leur orbite l’un autour de l’autre, les astronomes disent qu’ils sont “alignés”.
“L’alignement des spins peut avoir un effet sur la forme d’onde des ondes gravitationnelles qui proviennent du système de trous noirs binaires, de sorte que nous sommes parfois en mesure de dire si les spins sont alignés ou non”, a expliqué à ScienceAlert Robert Ward de l’Australian National University (ANU), qui n’a pas participé à la découverte.
Et il s’avère qu’au moins un des trous noirs de GW170104 n’était pas aligné.
Cela a fourni aux astronomes un indice important sur la façon dont les trous noirs peuvent se réunir pour former un système binaire.
Les deux modèles privilégiés suggèrent qu’il s’agit soit d’étoiles déjà en orbite l’une par rapport à l’autre avant de se transformer en trous noirs, qui ne cessent de danser, soit de deux trous noirs distants qui s’enfoncent l’un dans l’autre avant de tomber en orbite.
Avec cette observation d’un trou noir tournant dans la direction opposée à son orbite, les astronomes ont maintenant la preuve que les trous noirs s’associent après que leurs rotations aient été établies.
Comme vous pouvez l’imaginer, l’écrasement des trous noirs est l’un des événements les plus puissants de l’Univers. La première fusion observée par LIGO a libéré dans sa dernière seconde environ 10 fois plus d’énergie sous forme d’ondes gravitationnelles que la quantité d’énergie lumineuse émise par chaque étoile de l’Univers.
Pourtant, à une distance de 1,3 milliard d’années-lumière, lorsque ces ondes ont atteint la Terre, elles avaient déjà déformé l’espace sur une distance d’environ un proton.
La dernière fusion de trous noirs détectée était plus petite et plus de deux fois plus éloignée, et elle était encore détectable. Et dire que LIGO ne fait que s’échauffer.
les détecteurs de LIGO n’ont pas encore atteint ce que nous appelons la “sensibilité nominale”, c’est-à-dire qu’ils ne fonctionnent pas à leur plein potentiel”, a expliqué M. Ward.
L’amélioration de la sensibilité de conception pourrait éventuellement nous permettre de passer à l’étude de phénomènes astronomiques moins énergiques (mais tout de même énormes), tels que les collisions d’étoiles à neutrons.
“Une fois que le LIGO avancé aura atteint sa pleine sensibilité, il devrait être capable de voir les fusions d’étoiles à neutrons binaires jusqu’à environ 650 millions d’années-lumière”, a expliqué Susan Scott, également de l’ANU, à ScienceAlert.
Même le bourdonnement gravitationnel d’une étoile à neutrons pourrait théoriquement être détectable une fois que LIGO sera suffisamment sensible.
si les étoiles à neutrons présentent de petites déformations dans leur croûte, ou de minuscules “montagnes”, alors, lorsqu’elles tournent, le changement de configuration de la masse à chaque rotation, dû à ces asymétries, produira un flux continu d’ondes gravitationnelles”, explique Susan Scott.
Avec la masse d’une étoile concentrée dans un rayon d’environ 10 kilomètres et des centaines de rotations par seconde, même une bosse de seulement 10 centimètres de haut pourrait suffire à projeter des ondes gravitationnelles détectables dans l’Univers.
Chaque nouvel événement détecté donne également aux physiciens une occasion supplémentaire de tester la relativité générale.
Rassurez-vous, à la suite de cette troisième observation, la théorie d’Einstein tient toujours bon, mais même un soupçon d’erreur dans la précision de la théorie pourrait ouvrir la voie à une nouvelle physique qui pourrait montrer comment elle se marie avec la mécanique quantique.
Il ne fait aucun doute que les observatoires d’ondes gravitationnelles ont déjà fait leurs preuves et que nous les utiliserons pour mieux connaître l’Univers dans un avenir lointain.
Les résultats ont été publiés dans Physical Review Letters.