Deux ondes gravitationnelles, qui remontent à environ 900 millions d’années, ont été enregistrées à quelques jours d’intervalle sur Terre, révélant la collision entre deux des corps célestes les plus mystérieux de l’univers : trous noirs et étoiles à neutrons, ou ce qu’il reste des étoiles dans leur dernière étape de la vie. Ces signaux, attendus depuis plusieurs années, ont été détectés par l’interféromètre européen Virgo, auquel l’Italie participe avec l’Institut national de physique nucléaire (Infn), et par l’américain Ligo, apportant la première preuve de l’existence de ces événements de collision.
Les trous noirs « dévorent » les étoiles à neutrons
La première détection remonte au 5 janvier 2020, lorsque des chercheurs ont enregistré l’onde gravitationnelle émise par la fusion d’une étoile à neutrons de masse deux fois supérieure à celle du Soleil avec un trou noir neuf fois plus massif. La seconde détection, relativement plus légère, a eu lieu le 15 janvier 2020, prouvant une collision entre une étoile à neutrons de masse une fois et demie celle du Soleil et un trou noir cinq fois plus massif. Les deux signaux, décrits en détail dans un article publié sur Les lettres du journal astrophysique, ont été marqués respectivement des abréviations GW200105 est GW200115, c’est-à-dire les codes qui identifient l’année, le mois et le jour de l’observation des ondes gravitationnelles (GW).
Susan Scott, astrophysicienne à l’Australian National University et membre de l’équipe de Ligo, a expliqué que ces deux nouveaux relevés complétés le triplet des événements qui produit des ondes gravitationnelles. « C’est la troisième partie du puzzle pour ce type de collision», a déclaré le professeur Scott, faisant référence à la première détection en 2015 d’ondes gravitationnelles générées de la fusion de deux trous noirs et l’enregistrement, deux ans plus tard, des ondes gravitationnelles générées par le collision de deux étoiles à neutrons.
En 2019, l’équipe de recherche a trouvé les premiers indices de ce qu’ils pensaient être un trou noir qui « dévoréUne étoile à neutrons mais cet événement n’avait été confirmé qu’après la détection de ces nouvelles ondes gravitationnelles. « En étudiant ces collisions, nous pouvons obtenir une variété d’informations sur le matériau qui constitue les étoiles les plus denses de l’universScott a ajouté, indiquant que l’analyse de ces événements pourrait également remodeler la compréhension des trous noirs et finalement ouvrir la voie à la recherche de nouveaux aspects de l’univers.
Une hypothèse est que la fusion des trous noirs et des étoiles à neutrons pourrait se produire dans des régions de l’univers caractérisées par un environnement extrêmement chaotique et encombré. « Connaître la structure d’une étoile à neutrons à travers les ondes gravitationnelles pourrait nous permettre de comprendre quelque chose de nouveau sur les trous noirs, et nous donner une nouvelle compréhension de la physique – a commenté le co-auteur de l’étude Rory Smith, astrophysicien à l’Université Monash. Étonnamment, des informations sur cette matière extrême sont imprimées dans les ondes gravitationnelles que nous enregistrons. Ils sont une sorte de Saint Graal dans notre domaine« .