La détection de deux fusions singulières de trous noirs, à seulement un mois d’intervalle à la fin de 2024, améliore notre compréhension de la nature et de l’évolution des collisions les plus violentes de l’Univers. Certaines caractéristiques de ces fusions suggèrent la possibilité de « trous noirs de deuxième génération », qui seraient le résultat de coalescences antérieures, probablement produites dans des environnements cosmiques très denses et encombrés, comme des amas stellaires, où les trous noirs sont plus susceptibles de se rencontrer et de fusionner à répétition.

Dans un nouvel article publié ce jour dans The Astrophysical Journal Letters, la collaboration internationale LIGO-Virgo-KAGRA annonce la détection de deux événements d’ondes gravitationnelles en octobre et novembre de l’année dernière présentant des spins de trous noirs inhabituels. Une observation qui apporte une nouvelle pièce importante à notre compréhension du phénomène le plus insaisissable de l’Univers. Les ondes gravitationnelles sont des « ondulations » de l’espace-temps qui résultent d’événements cataclysmiques dans l’espace profond. Les ondes les plus fortes sont produites par les collisions de trous noirs. En utilisant des techniques algorithmiques sophistiquées et des modèles mathématiques, les chercheurs sont en mesure de reconstruire de nombreuses caractéristiques physiques des trous noirs détectés à partir de l’analyse des signaux gravitationnels, telles que leurs masses et la distance de l’événement par rapport à la Terre, ou encore la vitesse et la direction de leur rotation autour de leur axe, appelée spin.

La première des deux fusions de l’article a été détectée le 11 octobre 2024 (GW241011). Elle s’est produite à environ 700 millions d’années-lumière et a résulté de la collision de deux trous noirs pesant environ 17 et 7 fois la masse du Soleil. La rotation du plus grand des trous noirs dans GW241011 est l’une des plus rapides jamais observées.

Presque un mois plus tard, le 10 novembre 2024, la seconde fusion, nommée GW241110, a été détectée à environ 2,4 milliards d’années-lumière et a impliqué la fusion de trous noirs d’environ 16 et 8 fois la masse du Soleil. Alors que la plupart des trous noirs observés tournent dans la même direction que leur orbite, le trou noir principal de GW241110 a été observé en rotation dans une direction opposée à son orbite – une première du genre.