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Les scientifiques détectent pour la première fois un crash rare de deux trous noirs incompatibles

Collision trous noirs ne sont pas toujours aussi homogènes que les scientifiques s'y attendaient, selon un gazouillis cosmique, les astronomes se sont intrigués pendant un an.

Le 12 avril 2019, les détecteurs d'ondes gravitationnelles ont détecté un signal d'ondulations spatio-temporelles causées par la collision de trous noirs – qui en soi est passé de révolutionnaire à presque banal au cours des cinq dernières années. Mais en étudiant de plus près la détection, les scientifiques ont réalisé qu'elle ne correspondait pas aux signaux qu'ils ont vus jusqu'à présent.

Au lieu de deux trous noirs uniformément appariés, la nouvelle détection semblait être déclenchée par une fusion déséquilibrée dans laquelle un trou noir était trois ou quatre fois plus massif que l'autre. Scientifiques affiliés à l'Observatoire des ondes gravitationnelles des interféromètres laser (LIGO) a annoncé la découverte 18 avril lors d'une réunion en ligne de l'American Physical Society.

"C'est une observation improbable", a déclaré Maya Fishbach, doctorante à l'Université de Chicago, qui a présenté la nouvelle découverte, lors de son discours. "C'est un événement exceptionnel parce que nous ne nous y attendions tout simplement pas sur la base de ces 10 premiers trous noirs binaires."

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Représentation par un artiste de trous noirs incompatibles entrant en collision. (Crédit d'image: N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes project)

Les scientifiques ont étudié ces 10 fusions au cours des deux premières séries d'observation du LIGO, menées entre 2015 et 2017. Chaque fois, quelle que soit l'ampleur de la collision, les deux trous noirs impliqués étaient à peu près de la même taille. Alors, juste semaines dans la troisième course d'observation de LIGO en 2019, le signal nouvellement signalé est apparu et a renversé cette tendance.

"Nous avions détecté plusieurs fusions de trous noirs binaires auparavant, mais jamais une où le plus grand trou noir est presque quatre fois plus massif que son compagnon", Frank Ohme, scientifique LIGO au Max Planck Institute for Gravitational Physics en Allemagne, dit dans un communiqué. "Il est clair que nous commençons à peine à comprendre la diversité des binaires des trous noirs, et je suis ravi de décrypter chaque jour un peu plus les secrets de l'univers."

La découverte récemment annoncée impliquait des objets à environ 2,4 milliards d'années-lumière de distance, a déclaré Fishbach, avec un trou noir environ huit fois le masse de notre soleil et l'autre environ 30 fois la masse de notre soleil.

"Ceci est à peu près égal au rapport entre le remplissage d'un Oreo régulier et celui de celui d'un Mega Stuf Oreo", Christopher Berry, scientifique en ondes gravitationnelles à la Northwestern University, a écrit dans un article de blog sur la détection. (Ne soyez pas trop excité: "Les enquêtes sur les connexions entre Oreos et la formation de trous noirs sont en cours", a-t-il ajouté.)

La détection permet aux scientifiques de mieux comprendre comment les trous noirs se couplent. "Nous apprenons que des systèmes de ce type existent et à quel point ils sont rares", Giancarlo Cella, chercheur à l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare en Italie et coordinateur de l'analyse des données pour l'homologue européen LIGO Virgo, dit dans un communiqué. "Cela nous permettra de déduire comment ils se sont formés."

La troisième campagne d'observation du LIGO, interrompue par la propagation de la pandémie de coronavirus, a trésor de plus de 50 détections, a déclaré Fishbach. Les scientifiques analysent toujours ces observations, de sorte que d'autres fusions non équilibrées pourraient se cacher dans ces données. Mais même la seule fusion asymétrique remodèle considérablement la gamme de paires de trous noirs que les scientifiques sont maintenant prêts à attendre.

"Cet événement représente un grand pas en avant dans notre compréhension de la population", a déclaré Fishbach.

La nouvelle recherche est décrite dans un document posté le 18 avril par la collaboration LIGO mais non encore publié ou évalué par les pairs.

Envoyez un courriel à Meghan Bartels à mbartels@space.com ou suivez-la @meghanbartels. Suivez nous sur Twitter @Spacedotcom et sur Facebook.

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