Les trous noirs sont bizarres.
Ils ne devraient pas exister de cette façon. Pas basé sur ce que nous savions.
Depuis une décennie, les observatoires LIGO, Virgo et KAGRA les prennent en flagrant délit. En collision. Filage. Briser nos modèles. Nous avons vu des géants trop grands pour être confortables, des paires qui ne devraient pas s’ajuster, des pirouettes qui n’ont aucun sens. C’était chaotique. Beau chaos. Mais le chaos n’est pas encore une science. La science a besoin d’un recensement.
Maintenant, ça arrive.
Un nouvel ensemble de données. Près de 400 détections. De quoi arrêter de deviner les bizarreries et commencer à compter la population. L’image qui se dégage n’est pas nette. Il semble que l’univers ne se soucie pas de votre modèle de formation préféré. Il les utilise tous.
“Certains pourraient se former lorsqu’un nuage géant s’effondre en deux étoiles, puis en deux trous. D’autres se croisent en amas stellaires bondés. Et certains ? Ce sont les enfants de fusions précédentes”, explique Sharan Banagiri, astrophysicienne à l’Université Monash en Australie. Il travaille avec le Centre d’excellence ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles. Ou OzGrav.
Il n’a pas tort. Les données soutiennent une réalité désordonnée.
Le recensement
Il est difficile de voir des trous noirs. Vraiment dur.
Ils captent la lumière. La lumière est notre principale lentille pour l’univers. Sans cela, les trous noirs sont des angles morts. Jusqu’en 2015.
Puis les vagues sont arrivées. Ondes gravitationnelles. Des ondulations dans l’espace-temps, comme une peau de pierre sur un étang. La première détection a tout changé.
Depuis lors? Nous sommes passés d’un toutes les six semaines à quatre par semaine. Ce n’est pas une augmentation. C’est une explosion.
“Nous ne nous contentons pas d’examiner les anomalies”, déclare Eric Thrane, également chez Monash et OzGrav. “C’est un kaléidoscope. Plus massif. Tournant plus vite. Plus étrange que nous l’avions rêvé.”
Pourquoi c’est important
La quantité change la qualité.
Auparavant, une paire de trous noirs incompatibles constituait une pièce de puzzle à elle seule. Maintenant? Ce sont des données. Une statistique. Nous pouvons séparer le signal du bruit. Nous pouvons tracer d’où ils viennent. Nous pouvons même les utiliser pour mesurer l’expansion de l’univers, même si c’est une autre boîte de Pandore pour la cosmologie.
“Les nouveaux résultats d’aujourd’hui ressemblent à la découverte d’un trésor ancien inédit. Révélant la structure de tout un monde perdu, pas seulement des individus”, explique Daniel Williams (Université de Glasgow).
Il le pense littéralement. L’archéologie, mais pour la gravité.
Deux groupes, un mystère
Les masses ne se répartissent pas uniformément. Ils s’agglutinent.
Deux pics principaux émergent dans les données : environ 10 masses solaires. Et puis, 35 soleils.
Les petits sont ennuyeux. Prévisible. Des étoiles binaires nées ensemble, mourant ensemble. Les plus lourds posent problème. La théorie standard des étoiles n’explique pas bien un trou noir de 30 soleils. Les stars ne devraient pas laisser grand-chose derrière elles. C’est du moins ce que nous pensions.
Voici le problème : les plus gros sont probablement recyclés.
“Fusions hiérarchiques”. C’est le terme sophistiqué. Les petits trous noirs fusionnent. Ils en font un plus gros et plus lourd. Cette nouvelle bête trouve un autre partenaire. Se heurte à nouveau. Ça grossit. Ça tourne vite.
Les tours sont des menteurs (ou des caissiers)
Regardez la rotation.
La rotation rapide est une empreinte digitale.
Si un trou noir tourne plus vite que ne le prévoit la physique, il a probablement une histoire. Il a été forgé lors d’une collision. Le Soleil met 25 jours pour faire demi-tour. Imaginez un trou noir avec des propriétés de spin similaires. Il tourne des milliers de fois par seconde.
“La chose la plus fascinante”, dit Banagiri, “c’est la vitesse à laquelle ils tournent”.
Tours rapides. Masses dépareillées. Tout cela pointe vers la même chose. Beaucoup de ces trous noirs ne sont pas des bébés de première génération. Ce sont des restes. Survivants de deuxième génération de collisions plus anciennes.
Les détails
Certains faits saillants des 390 détections ressortent.
GW 2501114 était le signal le plus clair à ce jour. Assez clair pour tester la physique théorique.
GW 24060dg a localisé sa position dans le ciel mieux que jamais.
Mais ne vous laissez pas distraire par les valeurs aberrantes.
Le point est l’ensemble. Nous observons l’évolution. Astrophysique en temps réel. Nous voyons des trous noirs naître, fusionner et renaître en amas denses à travers l’univers.
Qu’est-ce qui vient ensuite ?
Les détecteurs s’améliorent. Le taux augmente. Le kaléidoscope tourne. Nous pourrions découvrir qu’ils tournent encore plus vite. Nous pourrions trouver des trous plus lourds que tout ce que nous imaginions. Ou nous pourrions trouver quelque chose qui enfreint complètement les règles de clustering.
Personne ne le sait encore.
C’est le point. La porte est ouverte. Et derrière ?
