Depuis la percée de l'astronomie des ondes gravitationnelles en 2015, les scientifiques ont pu détecter plus d'une douzaine de paires de trous noirs proches, appelés trous noirs binaires, par leurs collisions les unes avec les autres dues à la gravité. Cependant, les scientifiques débattent encore du nombre de ces trous noirs nés d'étoiles, et comment ils sont capables de s'approcher suffisamment pour une collision au cours de la vie de notre univers.

Maintenant, une nouvelle étude prometteuse développée par un astrophysicien de Vanderbilt peut nous donner une méthode pour trouver le nombre d'étoiles disponibles dans l'histoire de l'univers qui entrent en collision sous forme de trous noirs binaires.

La recherche, qui paraît aujourd'hui dans Le Lettres de revues astrophysiques , aidera les futurs scientifiques à interpréter la population d'étoiles sous-jacente et à tester les théories de formation de tous les trous noirs en collision à travers l'histoire cosmique.

"Les chercheurs ont jusqu'à présent théorisé la formation et l'existence de paires de trous noirs dans l'univers, mais les origines de leurs prédécesseurs, étoiles, reste encore un mystère, " a déclaré l'astrophysicien Vanderbilt et auteur principal de l'étude Karan Jani. " Avec cette étude, nous avons mené une étude médico-légale sur les collisions de trous noirs en utilisant les observations astrophysiques actuellement disponibles. Dans le processus, nous avons développé une contrainte fondamentale, ou budgétaire, qui nous renseigne sur la fraction d'étoiles depuis le début de l'univers qui sont destinées à entrer en collision sous forme de trous noirs."

En s'appuyant sur la théorie de la relativité générale d'Einstein, qui nous dit comment les trous noirs interagissent et finissent par entrer en collision, Jani et le co-auteur Abraham Loeb de l'Université Harvard ont utilisé les événements LIGO enregistrés pour dresser un inventaire des ressources temporelles et spatiales de l'univers à un moment donné. Ils ont ensuite développé les contraintes tenant compte de chaque étape du processus binaire du trou noir :le nombre d'étoiles disponibles dans l'univers, le processus de transition de chaque étoile vers un trou noir individuel, et la détection de la collision éventuelle de ces trous noirs, captée des centaines de millions d'années plus tard par LIGO sous forme d'ondes gravitationnelles émises par l'impact.

« D'après les observations actuelles, nous constatons que 14% de toutes les étoiles massives de l'univers sont destinées à entrer en collision sous forme de trous noirs. C'est une efficacité remarquable de la part de la nature, " a ajouté Jani. " Ces contraintes supplémentaires dans notre cadre devraient aider les chercheurs à retracer l'histoire des trous noirs, répondre à de vieilles questions et sans aucun doute ouvrir des scénarios plus exotiques. »