Un trou noir trop léger, ou une étoile à neutrons trop lourde ? L'objet qui intrigue les scientifiques

Publié par Adrien le 15/04/2024 à 06:00
Source: CNRS IN2P3
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La collaboration LIGO Virgo KAGRA a détecté le signal gravitationnel de la fusion d'une étoile à neutrons avec un objet massif de nature inattendue. La masse de ce corps céleste, évaluée avec précision, ferait de lui un trou noir étrangement léger ou, beaucoup moins probablement, une étoile à neutrons extrêmement massive.


Simulation numérique conforme à GW230529.
Crédit: I. Markin (Université de Potsdam), T. Dietrich (Université de Potsdam et Institut Max Planck de physique gravitationnelle), H. Pfeiffer, A. Buonanno (Institut Max Planck de physique gravitationnelle)

Les observations "electromagnétiques" des objets célestes de la galaxie laissaient penser qu'il ne pouvait pas exister d'étoiles à neutrons ou de trous noirs dont la masse soit comprise entre 3 et 5 masses solaires. Ce que les scientifiques ont appelé le "mass gap". L'événement gravitationnel GW230529, dont l'analyse vient d'être publiée par la collaboration LIGO Virgo KAGRA, bât cette idée en brèche en montrant que l'un des corps célestes entrainé dans la fusion avait une masse comprise entre 2.5 et 4.5 masses solaires, avec une probabilité de 90% (le deuxième objet ayant une masse entre 1.2 et 2.0 masses solaires).

À ce stade l'interprétation la plus probable est celle d'un trou noir léger, mais les données n'excluent pas non plus la possibilité que ce soit une étoile à neutron lourde.

Des fusions d'un trou noir et d'une étoile à neutrons de masses si proches sont aussi intéressantes car elles présentent une haute probabilité d'avoir une contrepartie électromagnétique observable. Cependant l'événement a été capté alors que seul l'interféromètre LIGO de Livingston (Etats-Unis) prenait des données sur les quatre interféromètres de la collaboration. La localisation de l'événement était donc trop imprécise pour qu'il puisse être retrouvé par des télescopes.

Ce type de fusion, plus compliqué à mettre en évidence, a pu être repéré grâce à l'intégration de nouvelles fonctionnalités dédiées, dans les trois algorithmes de détection de la collaboration (GstLAL, MBTA et PyCBC), pour le run O4. Le pipeline MBTA a notamment bénéficié de la contribution de l'IPHC, du LAPP et de l'IP2I et le pipeline PyCBC de la contribution de l'IJCLab.
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