Les scientifiques ont doublé le nombre connu d’événements cosmiques extrêmes détectés par les ondes gravitationnelles, offrant ainsi un aperçu sans précédent des collisions les plus violentes de l’univers. Le dernier catalogue, GWTC-4, publié par la collaboration LIGO-Virgo-KAGRA (LVK), comprend désormais 128 détections confirmées de trous noirs et d’étoiles à neutrons entrant en collision, soit presque le double du nombre précédent de 90. Cela signifie que nous « entendons » désormais l’univers d’une toute nouvelle manière.
La percée : les ondulations dans l’espace-temps
L’existence de ces ondulations – des distorsions dans la structure de l’espace et du temps – a été prédite pour la première fois par Albert Einstein en 1915. Il a fallu encore un siècle pour que la technologie rattrape son retard. En 2015, l’Observatoire des ondes gravitationnelles à interféromètre laser (LIGO) a effectué la première détection directe, provenant d’une fusion de trous noirs à 1,3 milliard d’années-lumière. Depuis, des détecteurs italiens (Virgo) et japonais (KAGRA) se sont joints à la chasse, révélant un univers foisonnant de ces événements cataclysmiques.
Pourquoi est-ce important : Les ondes gravitationnelles sont uniques car elles transportent des informations sur les collisions que la lumière ne peut pas. La lumière peut être pliée, bloquée ou déformée. Les ondes gravitationnelles traversent presque tout, nous donnant une vision directe des phénomènes les plus extrêmes du cosmos.
Quoi de neuf dans GWTC-4
Ce dernier ensemble de données, compilé à partir d’observations entre mai 2023 et janvier 2024, se distingue par sa diversité :
- Trous noirs plus lourds : Le catalogue comprend les trous noirs binaires les plus lourds jamais observés, chacun représentant environ 130 fois la masse de notre Soleil.
- Fusions inégales : Certaines collisions impliquent des trous noirs de tailles très différentes, suggérant des histoires de formation complexes.
- Spins extrêmes : Plusieurs trous noirs tournent jusqu’à 40 % de la vitesse de la lumière – preuve de collisions antérieures et possibilité de « chaînes de fusion » où les trous noirs se développent grâce à des fusions répétées.
- Fusions mixtes : Deux nouveaux événements impliquent des collisions entre des trous noirs et des étoiles à neutrons.
La sensibilité accrue des détecteurs LVK permet aux scientifiques de détecter des événements jusqu’à 10 milliards d’années-lumière. Cela permet de tester rigoureusement la théorie de la relativité générale d’Einstein, qui continue de tenir le coup dans ces conditions extrêmes.
Implications pour l’astrophysique
“Cet ensemble de données a renforcé notre conviction que les trous noirs entrés en collision plus tôt dans l’histoire de l’univers auraient pu plus facilement avoir des spins plus grands que ceux qui sont entrés en collision plus tard”, a déclaré Salvatore Vitale, membre du LVK du MIT.
Les données suggèrent également que les trous noirs pourraient se développer grâce à de multiples fusions, formant des entités encore plus massives au fil du temps cosmique. Ces observations donnent un aperçu de la façon dont les trous noirs se forment à partir de l’effondrement des étoiles, de leur évolution et de leur influence sur la structure de l’univers.
« Nous nous développons dans de nouvelles parties de ce que nous appelons « l’espace paramétrique » et dans une toute nouvelle variété de trous noirs », explique Daniel Williams, membre du LVK de l’Université de Glasgow. “Nous repoussons vraiment les limites et voyons des choses plus massives, qui tournent plus vite et qui sont plus intéressantes et inhabituelles sur le plan astrophysique.”
Les résultats de ce catalogue seront bientôt publiés dans Astrophysical Journal Letters. Le perfectionnement continu de ces méthodes de détection promet encore davantage de révélations sur les événements les plus violents et les plus mystérieux de l’univers.
