Ondes gravitationnelles : une collision record de trous noirs détectée par l'observatoire LIGO

Publié par bazenet / msn - Catégories : #collision

Par Fabrice Nicot le 14.07.2025 à 01h00Ecouter 4 min.

Deux trous noirs de 100 et 140 masses solaires ont fusionné pour former un monstre cosmique de 225 masses solaires, dans la plus massive collision jamais détectée par ondes gravitationnelles. Capté par l’observatoire LIGO, l’événement GW231123 repousse les limites de notre compréhension de la formation des trous noirs

La fusion de deux trous noirs génère des vibrations de l'espace-temps sous la forme d'ondes gravitationnelles, selon les prédictions d'Einstein dans le cadre de la théorie de la relativité générale.

N. R. FULLER / SPL/ SUCRÉ SALÉ

Le 23 novembre 2023, l’espace-temps a vibré sous l’impact d’un choc titanesque. Quelque part dans l’Univers, deux trous noirs d’environ 100 et 140 masses solaires ont fusionné, donnant naissance à un nouveau monstre cosmique de 225 masses solaires. Ce cataclysme, baptisé GW231123, représente la plus massive fusion de trous noirs jamais observée par ondes gravitationnelles. Il a été détecté par l’instrument américain LIGO, dans le cadre du quatrième cycle d’observation de la collaboration internationale LIGO-Virgo-KAGRA (LVK), réunissant les deux détecteurs américains, l’italien Virgo et le japonais KAGRA. L’événement GW231123 est présenté au congrès international GR24-Amaldi, organisé à Glasgow du 14 au 18 juillet 2025.

Deux trous noirs qui ne devraient pas exister selon les modèles classiques de formation

"C’est la binaire de trous noirs la plus massive jamais observée via les ondes gravitationnelles, et elle défie nos modèles de formation", résume dans un communiqué Mark Hannam, de l’université de Cardiff (Royaume-Uni) et membre de la LVK. En effet, selon les modèles standards d’évolution stellaire, des trous noirs aussi massifs ne peuvent pas se former directement par effondrement d’étoiles. Ils seraient probablement issus, chacun, de fusions antérieures de trous noirs plus petits. Le trou noir résultant, d’environ 225 masses solaires, est plus léger que la somme des deux objets initiaux (240 masses solaires).

Cette "perte" d’une quinzaine de masses solaires correspond à l’énergie colossale rayonnée sous forme d’ondes gravitationnelles, conformément à l’équation E = mc² d’Einstein, qui relie masse et énergie. L’interprétation du signal GW231123 a requis des modèles sophistiqués, capables de prendre en compte la rotation vertigineuse des deux trous noirs sur eux-mêmes, proche de la limite autorisée par la relativité générale. "Ce signal est difficile à modéliser et à interpréter, mais constitue un excellent banc d’essai pour faire progresser nos outils théoriques", souligne Charlie Hoy, de l’université de Portsmouth.

300 fusions détectées depuis 2015

Depuis leur première détection historique en 2015, les ondes gravitationnelles ont ouvert une nouvelle fenêtre sur l’Univers. En presque dix ans, LIGO, Virgo et KAGRA ont enregistré environ 300 fusions de trous noirs. Mais jamais une telle masse n’avait été atteinte, le précédent record étant de 140 masses solaires, établi en 2021 avec GW190521. Ce résultat est de très bon augure à quelques semaines de la révélation des données complètes du quatrième cycle d’observation (O4) de LIGO, Virgo et KAGRA, prévue pour l’été 2025. Lancée en mai 2023, cette nouvelle campagne bénéficie d’une amélioration de la sensibilité des détecteurs, ouvrant la voie à la détection d’événements plus lointains, plus massifs, et sans doute plus inattendus — à l’image de GW231123.

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