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Les détecteurs d’ondes gravitationnelles ont trouvé leur plus grand trou noir à ce jour

Par Leah Crane

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Une impression d’artiste de trous noirs sur le point d’entrer en collision

Mark Myers, Centre d’excellence de l’ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav)

L’Observatoire des ondes gravitationnelles de l’interféromètre laser (LIGO) et son détecteur partenaire Virgo ont fait leur plus grande découverte à ce jour. Ils ont repéré deux énormes trous noirs se brisant ensemble pour former un autre trou noir d’une masse 142 fois la masse du soleil, le plus grand trou noir jamais détecté à l’aide d’ondes gravitationnelles.

Nous avons des preuves directes de trous noirs à la fois plus petits et plus grands que ceux-ci – les trous noirs de masse stellaire représentent jusqu’à environ 100 fois la masse du soleil et se forment à mesure que les étoiles meurent, tandis que les trous noirs supermassifs sont beaucoup plus grands et se situent au centre des galaxies. . C’est la première confirmation de direction d’un trou noir de masse intermédiaire.

«À des masses comprises entre 60 et 130 masses solaires environ, il est impossible pour une étoile de se transformer en trou noir, elle se désagrège», explique Nelson Christensen, membre de l’équipe LIGO à l’Observatoire de Nice en France. « Les astrophysiciens ont émis l’hypothèse que nous n’allons pas trouver de trous noirs dans cette lacune, et nous en avons trouvé au moins un mais peut-être deux. »

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LIGO se compose d’une paire d’énormes détecteurs en forme de L aux États-Unis, et Virgo est un autre détecteur en Italie. Lorsque des objets massifs dans l’espace se déplacent, ils créent des ondulations dans l’espace-temps appelées ondes gravitationnelles qui s’étirent et serrent tout ce qu’ils passent, et les trois détecteurs utilisent cet étirement et cette compression pour déterminer ce qui a causé les ondulations.

Le 21 mai 2019, les trois détecteurs ont trouvé des ondes gravitationnelles provenant d’une paire de trous noirs qui représentaient respectivement environ 65 et 85 fois la masse du soleil, tournant l’une vers l’autre et fusionnant. Le résultat de cette collision colossale était un seul trou noir 142 fois la masse du soleil, avec 8 masses solaires d’énergie irradiant sous forme d’ondes gravitationnelles.

Cela signifie que ces deux trous noirs n’étaient probablement pas formés d’étoiles, mais étaient plutôt des trous de deuxième génération, formés par encore plus de paires de trous noirs plus petits, dit Christensen.

«Il y a eu des preuves indirectes de trous noirs de masse intermédiaire, mais c’est une véritable observation d’un événement qui est nettement supérieur à 100 masses solaires», dit-il. « C’est la confirmation de l’existence de trous noirs de masse intermédiaire. »

Nous pourrions même avoir une idée de l’endroit où se cache ce trou noir. Peu de temps après que LIGO et Virgo aient détecté la fusion, le Zwicky Transient Facility (ZTF) en Californie a repéré un éclat de lumière provenant d’une galaxie proche de l’endroit où les mesures des ondes gravitationnelles suggèrent que la fusion s’est produite.

L’explosion de lumière est venue du centre de la galaxie, où un disque dense de matière entoure un trou noir supermassif. Parce que ce type de région est si encombré, nous nous attendons à ce que de nombreux objets se brisent ensemble lorsqu’ils gravitent autour du centre de la galaxie, y compris des trous noirs, explique Michael Coughlin de l’Université du Minnesota, qui fait partie de l’équipe ZTF. Ensuite, au fur et à mesure que le trou noir final plus grand se déplace à travers le disque, il s’écraserait à travers d’autres matières et provoquerait une éruption cutanée.

«L’association est un peu suspecte: les distances ne correspondent pas tout à fait et les emplacements sont juste à la limite», dit Coughlin. « Mais ce truc va revenir, donc ça devrait provoquer une autre flambée – ce serait une arme fumante. »

Références: Lettres d’examen physique, DOI: 10.1103 / PhysRevLett.125.101102; arxiv.org/abs/2006.14122

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