Une collision de trous noirs exceptionnelle confirme les prédictions d’Einstein et de Hawking

Le 14 janvier 2025, les collaborations LIGO-Virgo-KAGRA ont détecté l’événement GW250114, l’un des signaux d’ondes gravitationnelles les plus nets jamais observés. Ce phénomène provient de la fusion de deux trous noirs de masses comparables, d’environ 33 et 32 fois celle du Soleil. Le rapport signal sur bruit exceptionnel (≈ 80) a permis d’étudier avec une précision inédite les propriétés du trou noir final et de tester deux prédictions fondamentales de la relativité générale.

La première concerne la loi de l’aire formulée par Stephen Hawking : l’aire totale des horizons d’événements des trous noirs ne peut jamais diminuer. Les analyses montrent que l’aire du trou noir résultant est bien supérieure à la somme de celles des deux trous noirs initiaux, confirmant ainsi cette loi, analogue au second principe de la thermodynamique.

La seconde prédiction testée concerne la nature du trou noir final, qui devrait être décrit par la solution de Kerr (un trou noir en rotation). En séparant la phase de coalescence et la phase de « ringdown », les chercheurs ont identifié plusieurs modes de vibration caractéristiques. Leurs fréquences concordent avec celles attendues pour un trou noir de Kerr, renforçant ainsi l’idée que les trous noirs astrophysiques sont conformes aux solutions de la relativité générale.

Ces résultats constituent une étape majeure : ils offrent une validation expérimentale robuste de la théorie d’Einstein dans un régime extrême de gravité et de dynamique. Ils ouvrent également la voie à des tests encore plus précis lors des prochaines campagnes d’observation des interféromètres gravitationnels.