Quelque chose qui serait environ 10 000 fois plus petit que le noyau d’un atome. C’est difficile à imaginer. C’est pourtant ce que des détecteurs, comme l’Observatoire d’ondes gravitationnelles par interférométrie laser (Ligo), sont capables de repérer. Des ondulations de l’espace-temps provoquées par les phénomènes les plus énergétiques et les plus violents de l’Univers, mais dont l’amplitude, après un voyage de millions, voire de milliards d’années-lumière jusqu’à la Terre, est réduite à peau de chagrin.
Détectée en 2023 lors de la troisième campagne de chasse aux sources d’ondes gravitationnelles avec des détecteurs comme Ligo et Virgo, la source baptisée GW230529 intrigue les théoriciens. Elle a fait intervenir une collision entre une étoile à neutrons et un astre compact dont la nature est incertaine et qui remet peut-être en question ce que l’on pense de la naissance de certains trous noirs ou la structure de certaines étoiles à neutrons…. Lire la suite
Ces ondes gravitationnelles gardent en elles l’empreinte de leurs origines. Des paires d’étoiles à neutrons en orbite l’une autour de l’autre ou des étoiles géantes qui explosent en supernovae. Les premières de ces ondulations de l’espace-temps que Ligo a détectées en 2015 ont été causées par la collision de deux trous noirs situés à 1,3 milliard d’années-lumière de notre Système solaire.
Did you know?
In 2015, gravitational waves were detected for the first time by LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). The signal came from two colliding black holes billions of light years away, confirming a key prediction of Einstein’s theory of general… pic.twitter.com/mwXduBifcj
— Cosmos Archive (@cosmosarcive) May 6, 2026Des ondes gravitationnelles porteuses d’informations précieuses sur leurs origines
Et c’est dans un catalogue de ces ondes gravitationnelles qu’une équipe de l’université de Cardiff (Royaume-Uni) vient de faire une découverte. La quatrième version du Gravitational-Wave Transient Catalog (GWTC). Ce catalogue ne recense pas moins de 153 fusions de trous noirs détectées avec un haut niveau de confiance. Les chercheurs ont voulu comprendre ce qu’elles racontent de l’histoire de ces objets extrêmes.
Cette découverte pourrait enfin expliquer la naissance des trous noirs géants
Ils contiennent entre un million et plusieurs milliards de masses solaires. Les trous noirs supermassifs sont des enfants de la physique d’Einstein mais, depuis des décennies, on a bien du mal à dire comment ils sont nés et plus encore en raison des dernières observations du James-Webb. Des théories sur ce sujet ont été proposées et plusieurs travaux ont été menés pour tenter de répondre à cette énigme. Le dernier en date vient d’être publié dans la prestigieuse revue Nature Astronomy…. Lire la suite
Leur conclusion publiée dans la revue Nature Astronomy est surprenante : tous les trous noirs détectés ne se ressemblent pas. Ils semblent appartenir à deux familles bien distinctes.
La première correspond à ce que les astrophysiciens attendaient : des trous noirs issus directement de l’effondrement d’étoiles massives. Mais la seconde population, plus massive, ne cadre pas avec ce scénario classique. Sa signature trahit une histoire bien plus chaotique – que certaines théories avaient déjà envisagée.
Situé à environ 28 000 années-lumière de la Terre, l’amas globulaire M80 abrite des centaines de milliers d’étoiles liées par la gravité. Dans des environnements aussi denses, la formation de trous noirs par fusions successives est favorisée. © Nasa, ESA, STScI et A. Sarajedini (Université de Floride)
Des trous noirs nés du chaos des amas stellaires
Ces géants cosmiques ne seraient pas nés d’une seule étoile. Ils se seraient formés par une succession de collisions, dans des environnements où les étoiles peuvent être jusqu’à un million de fois plus densément regroupées que dans le voisinage du Soleil : les cœurs des amas stellaires. Là, les trous noirs peuvent se rencontrer, fusionner… encore et encore.
Un indice clé appuie cette hypothèse : leur rotation. Contrairement aux trous noirs de plus faible masse, qui tournent lentement, les plus massifs tournent plus vite et dans des directions apparemment aléatoires. Une signature typique de fusions successives, où chaque collision vient « rebattre les cartes ».
Un autre mystère résolu ?
L’étude apporte aussi un éclairage nouveau sur un « mass gap » décrit par les théories et lié au phénomène d’instabilité de paires. Autour de 45 masses solaires, certains modèles prédisent qu’une étoile très massive peut être entièrement détruite et ne pas laisser de trou noir derrière elle. Or, le catalogue GWTC-4 contient justement des objets qui semblent se situer dans ou près de cette zone sensible.
Des trous noirs manquent à l’appel : les ondes gravitationnelles révèlent pourquoi
Une des conséquences remarquables de l’astronomie des ondes gravitationnelles est qu’elle ne permet pas seulement de faire de l’astrophysique relativiste, mais aussi de tester des prédictions issues de l’astrophysique nucléaire et de la physique des particules. On en voit un exemple avec des étoiles qui produisent de l’antimatière…. Lire la suite
Faut-il revoir les théories sur l’évolution stellaire ? Pas nécessairement, selon les auteurs de ces travaux. Leur interprétation la plus solide est que ces trous noirs ne sont pas nés dans un scénario simple d’effondrement d’étoile unique, mais dans le chaos d’amas stellaires où des fusions répétées peuvent fabriquer des objets de plus en plus massifs. Autrement dit, les plus gros trous noirs détectés par les ondes gravitationnelles pourraient être des survivants d’une histoire agitée, écrite au fil de plusieurs collisions.