Simulation numérique de deux trous noirs qui spiralent vers l'intérieur et fusionnent, émettant des ondes gravitationnelles. Le signal d'onde gravitationnelle simulé est cohérent avec l'observation faite par les détecteurs d'ondes gravitationnelles LIGO et Virgo le 21 mai, 2019 (GW190521). Crédit :N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Institut Max Planck de physique gravitationnelle), Simulation de la collaboration eXtreme Spacetimes (SXS).
Les scientifiques ont observé ce qui semble être un trou noir volumineux s'enchevêtrant avec un trou noir plus ordinaire. L'équipe de recherche, qui comprend des physiciens de l'Université du Maryland, détecté deux trous noirs fusionnant, mais l'un des trous noirs était 1 1/2 fois plus massif que tout ce qui a jamais été observé lors d'une collision avec un trou noir. Les chercheurs pensent que le trou noir le plus lourd de la paire peut être le résultat d'une fusion précédente entre deux trous noirs. Ce type de combinaison hiérarchique de trous noirs a été supposé dans le passé, mais l'événement observé, étiqueté GW190521, serait la première preuve d'une telle activité. Le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) Scientific Collaboration (LSC) et Virgo Collaboration ont annoncé la découverte dans deux articles publiés le 2 septembre. 2020, dans les revues Lettres d'examen physique et Lettres de revues astrophysiques .
Les scientifiques ont identifié la fusion des trous noirs en détectant les ondes gravitationnelles - ondulations dans le tissu de l'espace-temps - produites dans les derniers instants de la fusion. Les ondes gravitationnelles de GW190521 ont été détectées le 21 mai, 2019, par les détecteurs jumeaux LIGO situés à Livingston, Louisiane, et Hanford, Washington, et le détecteur Virgo situé près de Pise, Italie.
"La masse du plus grand trou noir de la paire le place dans la plage où il est inattendu des processus astrophysiques réguliers, " a déclaré Peter Shawhan, professeur de physique à l'UMD, un chercheur principal du LSC et le coordinateur des sciences observationnelles du LSC. "Il semble trop massif pour avoir été formé à partir d'une étoile effondrée, c'est de là que viennent généralement les trous noirs."
Le plus grand trou noir de la paire fusionnante a une masse 85 fois supérieure à celle du soleil. Un scénario possible suggéré par les nouveaux articles est que l'objet le plus gros pourrait avoir été le résultat d'une précédente fusion de trous noirs plutôt que d'une seule étoile en train de s'effondrer. Selon la compréhension actuelle, les étoiles qui pourraient donner naissance à des trous noirs avec des masses entre 65 et 135 fois supérieures à celles du soleil ne s'effondrent pas lorsqu'elles meurent. Par conséquent, nous ne nous attendons pas à ce qu'ils forment des trous noirs.
"Dès le début, ce signal, qui ne dure qu'un dixième de seconde, nous a mis au défi d'identifier son origine, " a déclaré Alessandra Buonanno, professeur à College Park à l'UMD et chercheur principal du LSC, également directeur du Max Planck Institute for Gravitational Physics à Potsdam, Allemagne. "Mais, malgré sa courte durée, nous avons pu faire correspondre le signal à celui attendu des fusions de trous noirs, comme le prédit la théorie de la relativité générale d'Einstein, et nous avons réalisé que nous avions été témoins, pour la première fois, la naissance d'un trou noir de masse intermédiaire d'un parent de trou noir qui est très probablement né d'une fusion binaire antérieure."
