Un Nouveau Trou Noir Découvert Grâce Aux Ondes Gravitationnelles

Mercredi, une équipe de chercheurs a publié un nouvel article révélant qu’un signal constaté pendant 0,1 seconde était dû à la formation d’un trou noir intermédiaire. C’est la première fois qu’un trou noir de ce genre est détecté à l’aide d’ondes gravitationnelles uniquement.

Karan Jani, nommé en 2017 dans le palmarès Forbes 30 Under 30 et coauteur de l’étude (rapportée par le CNRS), explique : « La plupart des astrophysiciens ne croyaient pas à l’existence de ce type de trou noir. C’est la première preuve qui confirme que les trous noirs peuvent exister dans cette gamme de masse moyenne ».

L’idée d’utiliser les ondes gravitationnelles pour détecter les trous noirs est à la fois très récente et très ancienne. En 1916, Albert Einstein prédit l’existence des ondes gravitationnelles : des ondulations invisibles dans l’espace-temps qui se propagent dans l’univers après un événement énergétique. Mais il aura fallu près de 100 ans aux scientifiques pour confirmer l’existence de ces ondes, qui seront découvertes par le groupe LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) en 2015. Cette découverte remportera le prix Nobel de physique en 2017. Depuis, les scientifiques font appel aux ondes gravitationnelles pour étudier les trous noirs dans l’univers.

Il existe plusieurs types de trous noirs. Les plus courants sont les trous noirs supermassifs, dont la masse est plusieurs millions de fois supérieure à celle de notre Soleil. On trouve aussi les trous noirs stellaires, qui ont une masse de 10 à 24 fois supérieure à celle du Soleil, puis les trous noirs de masse intermédiaire, dont l’existence n’avait encore jamais été prouvée auparavant. Celui-ci pèse environ 142 fois la masse du Soleil, et les chercheurs pensent qu’il a été créé par deux trous noirs plus petits qui seraient entrés en collision et auraient fusionné il y plusieurs éons. Le nouveau trou noir, qui n’a pas encore été nommé, se trouve à environ 17 milliards d’années-lumière de la Terre. 

À 32 ans, Karan Jani est le coauteur de plus de 100 publications scientifiques, et croit depuis longtemps à l’existence des trous noirs intermédiaires. Mais selon lui, le manque de preuves a rendu certains autres scientifiques sceptiques : « Il était clair que ce processus devait être rare, car s’il était trop courant, nous aurions vu d’autres indices ».

En mai 2019, l’astrophysicien et ses collègues constatent les premiers signaux qui indiquaient l’existence de ce trou noir de taille moyenne. Il raconte : « On pouvait voir de simples ondulations sur le détecteur, mais dans ces ondulations se trouvait tout ce que nous devions comprendre sur les trous noirs ». Un groupe multinational de scientifiques a passé l’année qui a suivi à vérifier la découverte et à essayer de comprendre ce qu’elle signifiait. Selon Karan Jani : « C’est une grande collaboration d’un millier de scientifiques, une centaine d’institutions ».

La découverte d’un trou noir intermédiaire soulève par ailleurs de nombreuses questions : comment s’est-il formé exactement ? Les trous noirs de cette taille sont-ils courants ? 

Le prochain projet de Karan Jani tentera de répondre à certaines de ces questions en transposant la détection des ondes gravitationnelles dans le cosmos. Le jeune astrophysicien travaille actuellement sur l’antenne spatiale de Laser Interferometer Space Antenna (LISA), une mission menée par la NASA et l’Agence spatiale européenne visant à construire un observatoire des ondes gravitationnelles dans l’espace extra-atmosphérique. Le projet, prévu pour 2032, impliquera le lancement de trois satellites qui suivront l’orbite de la Terre en formation de triangle, et utiliseront le silence relatif de l’espace pour détecter encore plus d’ondes gravitationnelles. 

En attendant, Karan Jani continue de s’émerveiller des mystères qui se trouvent au-delà de notre planète : « Cette découverte nous a rappelé à quel point nous devons être humbles face à l’univers. Peu importe à quel point nous essayons de le rationaliser, il nous fascinera toujours ».

Article traduit de Forbes US – Auteure : Leah Rosenbaum

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