Une étude suggère qu'une fusion de trous noirs pourrait être une illusion due à la distorsion de l'espace-temps

Une nouvelle étude suggère qu'un événement de fusion « impossible » entre deux trous noirs supermassifs pourrait ne pas être aussi contraire aux lois de la physique qu'on ne le pensait initialement. La recherche postule que les masses réelles des trous noirs en fusion étaient inférieures à celles mesurées à l'origine.

En novembre 2023, l'Observatoire d'ondes gravitationnelles par interférométrie laser (LIGO) a détecté de faibles ondulations dans l'espace-temps, provenant de la fusion de deux trous noirs. Le signal, désigné GW231123, a déconcerté la communauté scientifique, car les interprétations initiales indiquaient une collision entre un trou noir de 140 masses solaires et un autre de 100 masses solaires.

Ces résultats ont posé un défi considérable, car les modèles existants d'évolution stellaire peinent à expliquer la formation de trous noirs aussi massifs, surtout compte tenu de leurs vitesses de rotation apparemment élevées. Les scientifiques cherchaient des mécanismes de formation pour de tels systèmes binaires inhabituels de trous noirs. Cette nouvelle équipe de recherche suggère que la masse perçue pourrait être une illusion.

L'effet principal derrière cette illusion perçue est la lentille gravitationnelle. Prédit par la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein de 1915, ce phénomène se produit lorsque des objets massifs déforment l'espace-temps, courbant la trajectoire de la lumière provenant de sources d'arrière-plan. L'équipe de recherche soutient que les ondes gravitationnelles, tout comme la lumière, peuvent également être déviées et amplifiées par des objets massifs. Ils suggèrent que le signal GW231123 était une ondulation de l'espace-temps amplifiée et potentiellement divisée par une lentille gravitationnelle, faisant paraître les trous noirs plus massifs qu'ils ne le sont.

En construisant un modèle mathématique pour les lentilles gravitationnelles et en l'appliquant au signal GW231123, l'équipe de recherche a constaté que la masse totale du système en fusion était de 140 masses solaires, plutôt que les 240 masses solaires estimées initialement. Bien que l'objet spécifique agissant comme lentille n'ait pas encore été identifié, l'étude démontre que l'astronomie des ondes gravitationnelles peut être utilisée pour étudier des phénomènes cosmiques extrêmes.