En utilisant des détecteurs jumeaux de l’Observatoire gravitationnel du laser de NSF (LIGO), les astrophysiciens atteints de la collaboration Ligo-Virgo-Kagra (LVK) ont détecté la fusion de deux trous noirs avec la masse combinée la plus élevée jamais observée. Découvert le 23 novembre 2023 et désigné GW231123, l’événement a produit un dernier trou noir plus de 225 fois la masse de notre Soleil.
Ligo est entré dans l’histoire en 2015 lorsqu’il a fait la toute première détection directe des ondes gravitationnelles, ondulations dans l’espace-temps.
Dans ce cas, les vagues émanaient d’une fusion de trou noir qui a entraîné un dernier trou noir 62 fois la masse de notre Soleil.
Le signal a été détecté conjointement par les détecteurs jumeaux de Ligo, l’un situé à Livingston, en Louisiane, et l’autre à Hanford, Washington.
Depuis lors, l’équipe LIGO s’est associée à des partenaires du détecteur Vierge en Italie et du détecteur d’ondes gravitationnelles Kamioka (KAGRA) au Japon pour former la collaboration LVK.
Ces détecteurs ont collectivement observé plus de 200 fusions de trous noirs lors de leur quatrième manche, et environ 300 au total depuis le début de la première manche en 2015.
Avant maintenant, la fusion de trou noir la plus massive – produite par un événement qui a eu lieu en 2021 appelé GW190521 – avait une masse totale de 140 fois celle du Soleil.
Dans l’événement GW231123, le trou noir de masse 225 a été créé par la coalescence des trous noirs environ environ 100 et 140 fois la masse du Soleil.
Cela le place dans une rare catégorie de trous noirs appelés trous noirs de masse intermédiaire – plus lourds que ceux formés à partir de l’effondrement stellaire, mais beaucoup plus léger que les trous noirs supermassifs qui se cachent dans les centres des galaxies.
En plus de leurs masses élevées, les trous noirs fusionnés tournaient également rapidement.
« Il s’agit du binaire de trous noirs le plus massif que nous ayons observé à travers des ondes gravitationnelles, et cela présente un véritable défi à notre compréhension de la formation de trous noirs », a déclaré le Dr Mark Hannam, astrophysicien à l’Université de Cardiff et membre de la collaboration LVK.
« Les trous noirs aussi massifs sont interdits par des modèles d’évolution stellaire standard. »
«Une possibilité est que les deux trous noirs de ce binaire se sont formés à travers des fusions antérieures de trous noirs plus petits.»
«Cette observation montre une fois de plus comment les ondes gravitationnelles révèlent de manière unique la nature fondamentale et exotique des trous noirs à travers l’univers», a déclaré le Dr Dave Reitze, directeur exécutif de LIGO chez Caltech.
Les chercheurs présentent la découverte de GW231123 cette semaine 24e Conférence internationale sur la relativité générale et la gravitation (GR24) et le 16e conférence d’Edoardo Amaldi sur les ondes gravitationnelles tenu conjointement au Réunion GR-Amaldi à Glasgow, en Écosse.
Collaboration Ligo-Virgo-Kagra. GW231123: Le binaire de trou noir le plus massif détecté par des ondes gravitationnelles. Gr-amaldi 2025
