Des observations récentes d’une fusion trou noir-étoile à neutrons ont renversé les hypothèses sur le déroulement de ces événements cosmiques extrêmes. Les scientifiques analysant les ondes gravitationnelles de l’événement, désigné GW200105, ont découvert que les deux restes stellaires étaient en spirale ensemble sur une orbite ovale plutôt que circulaire avant d’entrer en collision, une découverte qui remet en question les modèles existants de formation et d’évolution de systèmes binaires.
La découverte et ses implications
La fusion, détectée par l’Observatoire des ondes gravitationnelles à interféromètre laser (LIGO) et Virgo à une distance d’environ 910 millions d’années-lumière, a produit un nouveau trou noir d’environ 13 fois la masse de notre soleil. Des chercheurs de l’Université de Birmingham ont développé un nouveau modèle d’ondes gravitationnelles pour reconstruire les orbites des objets en collision. Cette analyse a révélé un manque significatif de précession (oscillation) dans les instants précédant la fusion, indiquant une orbite excentrique et elliptique.
C’est la première fois que de telles caractéristiques orbitales sont mesurées dans un système mixte trou noir-étoile à neutrons. Les implications sont substantielles : les estimations précédentes des masses des objets progéniteurs étaient probablement inexactes, les analyses antérieures suggérant un trou noir plus petit (environ 9 masses solaires) et une étoile à neutrons de masse inférieure (environ 2 masses solaires).
L’influence d’un tiers corps ?
L’orbite elliptique suggère que le système binaire ne s’est pas formé de manière isolée. Au lieu de cela, il a probablement interagi gravitationnellement avec d’autres étoiles ou avec un troisième objet compagnon. Selon Patricia Schmidt, membre de l’équipe de l’Université de Birmingham, “L’orbite révèle le jeu… Sa forme elliptique montre que ce système n’a pas évolué tranquillement mais a presque certainement été façonné par des interactions gravitationnelles.”
Pourquoi c’est important
Ces découvertes mettent en évidence les environnements complexes et chaotiques dans lesquels se forment les trous noirs et les étoiles à neutrons. Auparavant, des orbites circulaires étaient supposées pour de tels systèmes, ce qui conduisait à une sous-estimation de la masse des trous noirs. La découverte d’orbites excentriques suggère un lieu de naissance commun dans des amas stellaires denses où se produisent de fréquentes interactions gravitationnelles. Comme le note Gonzalo Morras de l’Université autonome de Madrid, il s’agit d’une « preuve convaincante que toutes les paires étoile à neutrons-trou noir ne partagent pas la même origine ».
L’observation souligne les limites des modèles théoriques actuels et souligne la nécessité de simulations raffinées prenant en compte les interactions multi-corps dans des environnements astrophysiques extrêmes. Cela permettra d’affiner notre compréhension de la manière dont ces puissantes fusions influencent l’évolution des galaxies et la répartition des éléments lourds dans l’univers.
