Les trous noirs les plus massifs de l'Univers pourraient naßtre dans le chaos. En scrutant les ondulations de l'espace-temps, les scientifiques ont distingué deux catégories de trous noirs. Les plus légers proviendraient de l'effondrement d'étoiles massives, alors que les plus lourds seraient le fruit de collisions de trous noirs en chaßne dans des amas d'étoiles trÚs denses, un processus bien plus violent et intense qu'imaginé jusqu'à aujourd'hui.
Pour parvenir à cette conclusion, les chercheurs ont exploité les données des détecteurs d'ondes gravitationnelles LIGO, Virgo et KAGRA. Ces instruments captent les infimes vibrations de l'espace-temps provoquées par des événements cataclysmiques, comme la fusion de trous noirs.
Représentation artistique de deux trous noirs tournant l'un autour de l'autre avant de fusionner.
Crédit: NASA
En analysant 153 fusions, l'Ă©quipe de l'UniversitĂ© de Cardiff a pu tracer l'Ă©volution de ces objets. Le responsable de l'Ă©tude, Fabio Antonini, prĂ©cise que l'astronomie gravitationnelle ne se limite plus Ă compter les fusions: elle commence Ă rĂ©vĂ©ler comment et oĂč les trous noirs grandissent.
Ces rĂ©sultats rĂ©vĂšlent une sĂ©paration nette entre les trous noirs de faible masse et ceux de masse Ă©levĂ©e. Les premiers tournent lentement sur eux-mĂȘmes, un signe typique d'une naissance par effondrement stellaire. Les seconds, en revanche, possĂšdent des rotations rapides et orientĂ©es alĂ©atoirement. Cette signature correspond exactement Ă ce que l'on attend si des trous noirs fusionnent Ă plusieurs reprises dans un amas dense.
Par ailleurs, l'étude confirme également l'existence d'une "lacune de masse" théorique autour de 45 masses solaires. Au-delà de ce seuil, les étoiles les plus massives ne produiraient pas de trou noir lors de leur mort. Elles seraient totalement détruites par une supernova avant qu'un trou noir puisse se former. Les trous noirs dépassant cette masse ne peuvent donc pas provenir d'une étoile unique. Leur origine serait forcément le résultat de fusions hiérarchiques, comme celles observées dans les amas globulaires.
Les prochaines observations des détecteurs gravitationnels devraient affiner ce tableau. En traquant toujours plus de fusions, les astronomes espÚrent mieux comprendre le destin des étoiles les plus massives et le rÎle des amas globulaires dans la fabrication des trous noirs géants.