Un nouveau catalogue publié dans la revue
Astrophysical Journal Letters rassemble 128 événements cosmiques violents détectés en moins d'un an.
Ces événements sont des ondes gravitationnelles, des ondulations de l'espace-temps produites lorsque deux objets très massifs, comme des trous noirs, entrent en collision. Ces ondes se propagent à travers l'Univers et peuvent être détectées sur Terre grâce à des instruments extrêmement sensibles. Les observatoires LIGO, Virgo et KAGRA fonctionnent ensemble pour capter ces signaux infimes.
Lorsque deux trous noirs entrent en collision et fusionnent, ils libèrent des ondes gravitationnelles. Ces ondes sont détectées par les observatoires LIGO-Virgo-KAGRA sur Terre, permettant aux scientifiques de déterminer la masse et la rotation des trous noirs.
Crédit: Maggie Chiang pour Simons Foundation Depuis la première détection en 2015, le nombre d'observations n'a cessé d'augmenter. Avec ce nouveau catalogue, les scientifiques franchissent une étape importante. En seulement quelques mois d'observation, ils ont enregistré plus de signaux que lors de toutes les campagnes précédentes réunies.
Cette accumulation change la manière de faire de l'astronomie. Les chercheurs ne se contentent plus d'étudier des cas isolés. Ils peuvent désormais analyser des populations entières de trous noirs et comparer leurs propriétés, comme leur masse ou leur vitesse de rotation.
Parmi les découvertes marquantes figure une collision exceptionnelle entre deux trous noirs d'environ 130 fois la masse du Soleil chacun. C'est bien plus que la majorité des systèmes observés jusqu'ici, qui tournent autour de 30 masses solaires. Une telle masse indique que ces objets sont eux-mêmes issus de collisions antérieures.
D'autres signaux sortent également de l'ordinaire. Certains montrent des trous noirs tournant sur eux-mêmes à des vitesses vertigineuses, proches de la moitié de celle de la lumière. D'autres révèlent des systèmes très déséquilibrés, où un objet est beaucoup plus massif que son partenaire.
Le projet LIGO opère sur deux sites de détection: un près de Hanford dans l'État de Washington, et un autre près de Livingston en Louisiane.
Crédit: LIGO Collaboration
Ces observations permettent de mieux comprendre comment se forment les trous noirs. Elles indiquent que certains naissent dans des environnements très denses, où les collisions successives sont possibles. L'Univers apparaît alors comme un lieu dynamique, en perpétuelle transformation.
Les ondes gravitationnelles offrent aussi un moyen unique de tester la théorie de la relativité générale d'Einstein. Cette théorie décrit la gravité comme une déformation de l'espace et du temps. Les collisions de trous noirs, parmi les phénomènes les plus extrêmes connus, constituent un terrain idéal pour vérifier si ses prédictions tiennent toujours.
Jusqu'à présent, les résultats confirment la solidité de cette théorie. Les signaux observés correspondent très précisément à ce qu'elle prévoit. Mais les scientifiques continuent de chercher d'éventuelles anomalies qui pourraient révéler de nouvelles lois physiques.
Enfin, ces données permettent d'aborder une autre grande question: la vitesse d'expansion de l'Univers. En analysant les ondes gravitationnelles, il est possible d'estimer directement la distance des sources. Cela offre une méthode indépendante pour calculer la constante de Hubble, un paramètre clé en cosmologie.
Les premières estimations issues de ce catalogue indiquent une expansion d'environ 76 kilomètres par seconde et par mégaparsec. Même si cette mesure reste encore à affiner, elle contribue à enrichir un débat scientifique toujours ouvert.
Avec ces nouvelles observations, les détecteurs d'ondes gravitationnelles transforment progressivement notre vision du cosmos. Ce qui était autrefois invisible devient mesurable, ouvrant la voie à une exploration toujours plus précise de l'Univers.