Les trous noirs de masse intermédiaire se dévoilent
Une avancée significative a été réalisée dans la compréhension des trous noirs de masse intermédiaire, qui pourraient jouer un rôle clé dans la formation des trous noirs supermassifs, présents au cœur des galaxies. Ces informations sont cruciales pour les astrophysiciens, et le nouveau catalogue O4 de la collaboration Ligo-Virgo-Kagra (LVK), publié le 5 mars dans Astrophysical Journal Letters, apporte des données précieuses à ce sujet.
Le réseau LVK, constitué de quatre détecteurs — deux aux États-Unis (Ligo), un en Italie (Virgo) et un au Japon (Kagra) — enregistre les légères déformations de l’espace-temps causées par les ondes gravitationnelles. Ces ondes sont générées lors de la fusion de trous noirs ou d’étoiles à neutrons. Quatre événements observés entre 2023 et 2024 sont considérés comme des trous noirs de masse intermédiaire.
Parmi ces événements, GW231123, détecté le 23 novembre 2023, se distingue. Il correspond à la fusion de deux trous noirs d’environ 103 et 137 masses solaires, formant un trou noir final de 225 masses solaires. Ce cas unique souligne l’existence de trous noirs intermédiaires et renforce la confiance des scientifiques dans leurs résultats.
Les astrophysiciens, comme Viola Sordini de l’Institut des 2 infinis de Lyon, précisent que les masses des trous noirs sont déduites de la forme des signaux d’ondes gravitationnelles, ce qui introduit des marges d’incertitude. Néanmoins, il est établi que « les trous noirs intermédiaires existent », sans « trou » dans la distribution des masses.
Trois scénarios principaux sont envisagés pour expliquer la formation de ces trous noirs intermédiaires : l’effondrement d’étoiles massives, les collisions dans des environnements denses comme les amas d’étoiles, et l’effondrement direct de vastes nuages de gaz. Chacun de ces mécanismes présente des défis et des conditions spécifiques à respecter.
De nouveaux instruments de détection sont également en préparation. L’observatoire Vera-Rubin au Chili, avec son programme LSST, et le radiotélescope SKA, en construction, devraient permettre d’étudier les populations de trous noirs avec une précision accrue. De plus, le détecteur d’ondes gravitationnelles spatial Lisa, prévu pour 2035, et l’Einstein Telescope, prévu pour 2040, élargiront les capacités d’observation.
Avec le catalogue O4, la collaboration LVK a recensé 128 nouveaux événements détectés entre mai 2023 et janvier 2024, soit plus du double des trois premières campagnes, marquant un tournant dans la recherche sur les trous noirs.
Source : Astrophysical Journal Letters, collaboration Ligo-Virgo-Kagra
