{"id":1551,"date":"2024-07-19T19:35:31","date_gmt":"2024-07-19T16:35:31","guid":{"rendered":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/?p=1551"},"modified":"2025-11-20T11:36:31","modified_gmt":"2025-11-20T08:36:31","slug":"systemes-de-trous-noirs-les-ondes-gravitationnelles-de-lespace-temps-ont-appris-a-sattraper-sur-terre","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/2024\/07\/19\/systemes-de-trous-noirs-les-ondes-gravitationnelles-de-lespace-temps-ont-appris-a-sattraper-sur-terre\/","title":{"rendered":"Syst\u00e8mes de trous noirs: les ondes gravitationnelles de l’espace-temps ont appris \u00e0 s’attraper sur Terre"},"content":{"rendered":"

Les astronomes ont d\u00e9couvert des trous noirs supermassifs dont la masse est des millions ou des milliards de fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle du Soleil dans la plupart des galaxies massives de l’Univers local, y compris notre Voie lact\u00e9e. Les nouvelles observations de Webb ont fourni la preuve de la fusion en cours de deux galaxies et de leurs \u00e9normes trous noirs alors que l’univers n’avait que 740 millions d’ann\u00e9es. Le syst\u00e8me est connu sous le nom de ZS7. La plupart des trous noirs binaires devraient se trouver sur des orbites dites \u00abquasi-circulaires\u00bb. On pense que des trous noirs g\u00e9ants ont \u00e9t\u00e9 cr\u00e9\u00e9s lorsqu\u2019un jour deux trous noirs plus petits sont entr\u00e9s en collision et ont fusionn\u00e9. Et maintenant, les scientifiques se demandent si nous pouvons en apprendre davantage sur l\u2019arbre g\u00e9n\u00e9alogique du trou noir en remontant sur les g\u00e9n\u00e9rations.<\/span><\/p>\n

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Webb a d\u00e9couvert la fusion de trous noirs la plus \u00e9loign\u00e9e \u00e0 ce jour.<\/strong><\/span>\u00a0Une \u00e9quipe internationale d’astronomes a utilis\u00e9 le t\u00e9lescope spatial James Webb NASA\/ESA\/CSA pour trouver des preuves d’une fusion en cours de deux galaxies et de leurs \u00e9normes trous noirs alors que l’univers n’avait que 740 millions d’ann\u00e9es. Il s’agit de la d\u00e9tection la plus lointaine d’une fusion de trous noirs jamais r\u00e9alis\u00e9e et de la premi\u00e8re fois que le ph\u00e9nom\u00e8ne est d\u00e9tect\u00e9 aussi t\u00f4t dans l’Univers, rapporte la Royal Astronomical Society dans ses avis mensuels.<\/span><\/p>\n

Les astronomes ont d\u00e9couvert des trous noirs supermassifs dont la masse est des millions ou des milliards de fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle du Soleil dans la plupart des galaxies massives de l’Univers local, y compris notre Voie lact\u00e9e. Ces trous noirs ont probablement eu une influence majeure sur l\u2019\u00e9volution des galaxies dans lesquelles ils r\u00e9sident. Cependant, les scientifiques ne comprennent pas encore pleinement comment ces objets ont grandi et sont devenus si massifs. La d\u00e9couverte de trous noirs g\u00e9ants d\u00e9j\u00e0 existants au cours du premier milliard d\u2019ann\u00e9es apr\u00e8s le Big Bang indique qu\u2019une telle croissance a d\u00fb se produire tr\u00e8s rapidement et tr\u00e8s t\u00f4t. Le t\u00e9lescope spatial James Webb apporte d\u00e9sormais un nouvel \u00e9clairage sur la croissance des trous noirs dans l’Univers primitif.<\/span><\/p>\n

Les nouvelles observations de Webb ont fourni la preuve de la fusion en cours de deux galaxies et de leurs \u00e9normes trous noirs alors que l’univers n’avait que 740 millions d’ann\u00e9es. Le syst\u00e8me est connu sous le nom de ZS7.<\/span><\/p>\n

Les trous noirs massifs qui accumulent activement de la mati\u00e8re pr\u00e9sentent des caract\u00e9ristiques spectrographiques distinctives qui permettent aux astronomes de les identifier. Pour les galaxies tr\u00e8s lointaines, comme celles de cette \u00e9tude, ces signatures ne sont pas accessibles depuis la Terre et ne peuvent \u00eatre vues qu’\u00e0 l’aide de Webb.<\/span><\/p>\n

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\nEmplacement de ZS7 dans l’image PRIMER. Cam\u00e9ra NIR<\/span><\/em><\/p>\n

\u00ab\u00a0Nous avons trouv\u00e9 des preuves de gaz tr\u00e8s dense avec des mouvements rapides \u00e0 proximit\u00e9 imm\u00e9diate du trou noir, ainsi que de gaz chaud et hautement ionis\u00e9 \u00e9clair\u00e9 par le rayonnement \u00e9nerg\u00e9tique que les trous noirs produisent g\u00e9n\u00e9ralement pendant les \u00e9pisodes d’accr\u00e9tion\u00a0\u00bb, a expliqu\u00e9 l’auteur principal Hannah Uebler de l’\u00e9tude. Universit\u00e9 de Cambridge en Grande-Bretagne. \u00ab\u00a0Gr\u00e2ce \u00e0 la clart\u00e9 sans pr\u00e9c\u00e9dent de ses capacit\u00e9s d’imagerie, Webb a \u00e9galement permis \u00e0 notre \u00e9quipe de s\u00e9parer spatialement les deux trous noirs.\u00a0\u00bb<\/span><\/p>\n

L\u2019\u00e9quipe a d\u00e9couvert que l\u2019un des deux trous noirs avait une masse 50 millions de fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle du Soleil. \u00ab\u00a0La masse de l’autre trou noir est probablement similaire, bien qu’elle soit beaucoup plus difficile \u00e0 mesurer car ce deuxi\u00e8me trou noir est recouvert de gaz dense\u00a0\u00bb, a expliqu\u00e9 Roberto Maiolino, membre de l’\u00e9quipe de l’Universit\u00e9 de Cambridge et de l’University College London au Royaume-Uni. .<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0Nos r\u00e9sultats montrent que les fusions constituent une voie importante par laquelle les trous noirs peuvent se d\u00e9velopper rapidement, m\u00eame \u00e0 l’aube cosmique\u00a0\u00bb, a expliqu\u00e9 Hanna. \u00ab\u00a0Avec les autres d\u00e9couvertes de Webb sur les trous noirs massifs et actifs dans l’Univers lointain, nos r\u00e9sultats montrent \u00e9galement que les trous noirs massifs ont fa\u00e7onn\u00e9 l’\u00e9volution des galaxies depuis le tout d\u00e9but.\u00a0\u00bb<\/span><\/p>\n

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\nEnvironnement ZS7. Cam\u00e9ra NIR<\/span><\/em><\/p>\n

L\u2019\u00e9quipe note qu\u2019apr\u00e8s la fusion de deux trous noirs, ils commenceront \u00e9galement \u00e0 g\u00e9n\u00e9rer des ondes gravitationnelles. Des \u00e9v\u00e9nements similaires pourraient \u00eatre d\u00e9tect\u00e9s par la prochaine g\u00e9n\u00e9ration d\u2019observatoires d\u2019ondes gravitationnelles, comme la prochaine mission LISA (Laser Interferometer Space Antenna), qui a r\u00e9cemment \u00e9t\u00e9 approuv\u00e9e par l\u2019Agence spatiale europ\u00e9enne et sera le premier observatoire spatial d\u00e9di\u00e9 \u00e0 l\u2019\u00e9tude des ondes gravitationnelles.<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0Les r\u00e9sultats de Webb nous indiquent que les syst\u00e8mes plus l\u00e9gers d\u00e9tect\u00e9s par LISA devraient \u00eatre beaucoup plus courants qu’on ne le pensait auparavant\u00a0\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 Nora Lutzgendorff, scientifique responsable du projet LISA, de l’Agence spatiale europ\u00e9enne aux Pays-Bas. \u00abCela nous obligera probablement \u00e0 ajuster nos mod\u00e8les pour les performances de LISA dans cette plage de masse. Ce n’est que la pointe de l’iceberg.\u00bb<\/span><\/p>\n

Cette d\u00e9couverte a \u00e9t\u00e9 faite lors d’observations r\u00e9alis\u00e9es dans le cadre du programme Galaxy Assembly avec NIRSpec Integral Field Spectroscopy. L’\u00e9quipe a r\u00e9cemment re\u00e7u un nouveau grand programme dans le cadre du 3\u00e8me cycle d’observation de Webb pour \u00e9tudier en d\u00e9tail la relation entre les trous noirs massifs et leurs galaxies h\u00f4tes au cours du premier milliard d’ann\u00e9es. Un \u00e9l\u00e9ment important de ce programme sera la recherche et la caract\u00e9risation syst\u00e9matiques des fusions de trous noirs. Ces efforts d\u00e9termineront la vitesse \u00e0 laquelle les fusions de trous noirs se produisent au cours des premi\u00e8res \u00e9poques cosmiques et \u00e9valueront le r\u00f4le des fusions dans la croissance pr\u00e9coce des trous noirs ainsi que la vitesse \u00e0 laquelle les ondes gravitationnelles ont \u00e9t\u00e9 produites depuis la nuit des temps.<\/span><\/p>\n

Certains trous noirs binaires peuvent orbiter autour d\u2019eux sur des orbites en forme d\u2019\u0153uf<\/strong><\/span>. L’excentricit\u00e9 des orbites de ces trous noirs, d\u00e9tect\u00e9e gr\u00e2ce aux ondes gravitationnelles, pourrait raconter l’histoire de leur cr\u00e9ation.<\/span><\/p>\n

Gr\u00e2ce aux mesures d’ondes gravitationnelles du Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), situ\u00e9 aux \u00c9tats-Unis, et des d\u00e9tecteurs Virgo et KAGRA, situ\u00e9s respectivement en Italie et au Japon, les scientifiques ont d\u00e9couvert que les orbites de certains trous noirs binaires pourraient \u00eatre ovo\u00efdes. en forme et montre une curieuse h\u00e9sitation. La d\u00e9couverte de ces orbites ovales dans les syst\u00e8mes binaires de trous noirs pourrait aider les chercheurs \u00e0 d\u00e9terminer comment chacun de ces syst\u00e8mes s\u2019est form\u00e9.<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0Nous avons constat\u00e9 que la plupart des trous noirs binaires devraient se trouver sur des orbites dites \u00ab\u00a0quasi-circulaires\u00a0\u00bb. \u00ab\u00a0\u00a0\u00bbQuasi\u00a0\u00bb signifie simplement que la s\u00e9paration des trous noirs diminue avec le temps en raison de l’\u00e9mission d’ondes gravitationnelles\u00a0\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 l’auteur principal de l’\u00e9tude, Nihar Gupte, de l’Institut Max Planck de physique gravitationnelle en Allemagne et de l’Universit\u00e9 du Maryland.<\/span><\/p>\n

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\nDiagramme montrant comment un \u00e9v\u00e9nement shell courant se produit. M1 est une \u00e9toile qui devient une naine rouge, se gonflant pour entourer le trou noir (M2) de gaz (rouge). Duran D’Souza<\/span><\/em><\/p>\n

\u00ab\u00a0Notre \u00e9tude sugg\u00e8re que certains des trous noirs binaires observ\u00e9s pourraient se trouver sur des orbites \u00ab\u00a0excentriques\u00a0\u00bb\u00a0\u00bb, a ajout\u00e9 Gupte. \u00ab\u00a0Cela signifie que les orbites des trous noirs sont ovales ou en forme d’\u0153uf.\u00a0\u00bb<\/span><\/p>\n

L\u2019\u00e9quipe a \u00e9galement d\u00e9couvert que la pointe de cette orbite ovale en forme d\u2019\u0153uf peut tourner lorsque les trous noirs tournent autour les uns des autres, a expliqu\u00e9 le chercheur.<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0Nous avons \u00e9galement constat\u00e9 que si nous analysons ces \u00e9v\u00e9nements \u00e0 l’aide d’un mod\u00e8le non excentrique, les masses des trous noirs seront surestim\u00e9es\u00a0\u00bb, a ajout\u00e9 Gupte.<\/span><\/p>\n

Gupte et ses coll\u00e8gues ont examin\u00e9 57 paires de trous noirs binaires d\u00e9tect\u00e9s \u00e0 l’aide d’ondes gravitationnelles par la collaboration LIGO-Virgo-KAGRA. Les ondes gravitationnelles sont des ondulations dans l\u2019espace-temps pr\u00e9dites pour la premi\u00e8re fois par Albert Einstein dans sa c\u00e9l\u00e8bre th\u00e9orie de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale de 1915.<\/span><\/p>\n

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\nSch\u00e9ma montrant deux m\u00e9canismes possibles pour la formation d’un trou noir binaire, parmi lesquels on peut choisir en examinant l’excentricit\u00e9 de ces configurations. Nihar Gupt\u00e9<\/span><\/em><\/p>\n

La relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale sugg\u00e8re que les objets ayant une masse cr\u00e9ent une courbure dans le tissu m\u00eame de l’espace et du temps, combin\u00e9s en une entit\u00e9 \u00e0 quatre dimensions appel\u00e9e \u00abespace-temps\u00bb. La gravit\u00e9 na\u00eet de cette courbure, qui devient plus extr\u00eame \u00e0 mesure que la masse des objets augmente. C\u2019est pourquoi les \u00e9toiles ont une plus grande influence gravitationnelle que les plan\u00e8tes, et les galaxies ont une plus grande influence gravitationnelle que les \u00e9toiles.<\/span><\/p>\n

Einstein a \u00e9galement pr\u00e9dit dans cette th\u00e9orie r\u00e9volutionnaire de la gravit\u00e9 que lorsque les objets acc\u00e9l\u00e8rent, ils envoient de minuscules ondulations qui rayonnent \u00e0 travers l\u2019espace-temps: des ondes gravitationnelles. Cependant, ces ondulations sont mineures jusqu\u2019\u00e0 ce que la r\u00e9gion des objets super denses tels que les \u00e9toiles \u00e0 neutrons et les trous noirs soit atteinte.<\/span><\/p>\n

Lorsque les \u00e9toiles \u00e0 neutrons binaires ou les trous noirs tournent autour les uns des autres, ils \u00e9mettent constamment des ondes gravitationnelles qui transportent l’\u00e9nergie hors du syst\u00e8me sous forme de moment cin\u00e9tique. La perte de moment cin\u00e9tique provoque la contraction des orbites de ces corps, les rapprochant jusqu’\u00e0 ce que leur influence gravitationnelle prenne le dessus. Finalement, ils entrent en collision et fusionnent.<\/span><\/p>\n

Einstein pensait que m\u00eame ces ondes gravitationnelles seraient trop faibles pour \u00eatre d\u00e9tect\u00e9es sur Terre. Heureusement, en septembre 2015, LIGO a donn\u00e9 tort au grand scientifique en d\u00e9tectant GW150914, un signal d’onde gravitationnelle provenant de la fusion de deux trous noirs situ\u00e9s \u00e0 plus d’un milliard d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re.<\/span><\/p>\n

Alors que le nombre de d\u00e9tections d\u2019ondes gravitationnelles continue d\u2019augmenter, des scientifiques comme Gupta apprennent \u00e0 les utiliser pour d\u00e9couvrir des d\u00e9tails sur les objets qui les cr\u00e9ent, montre cette nouvelle \u00e9tude.<\/span><\/p>\n

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\nUne illustration de trous noirs jumeaux sonnant dans l\u2019espace-temps comme une cloche avec des ondes gravitationnelles. ESA\u2013C.Carreau<\/span><\/em><\/p>\n

Gupta a expliqu\u00e9 que l\u2019utilisation des ondes gravitationnelles pour comprendre les orbites des trous noirs binaires est similaire \u00e0 la fa\u00e7on dont les pal\u00e9ontologues \u00e9tudient les os pour reconstruire la fa\u00e7on dont les dinosaures auraient pu vivre. De cette mani\u00e8re, les physiciens peuvent \u00e9tudier les propri\u00e9t\u00e9s de la fusion des trous noirs binaires pour comprendre comment les trous noirs binaires se r\u00e9unissent en premier lieu.<\/span><\/p>\n

Cela peut se produire de deux mani\u00e8res diff\u00e9rentes. Les interactions dynamiques se produisent lorsqu’un trou noir binaire entre en collision et interagit avec un autre trou noir ou m\u00eame un autre syst\u00e8me de trous noirs binaires.<\/span><\/p>\n

D\u2019un autre c\u00f4t\u00e9, les \u00e9toiles binaires peuvent \u00eatre isol\u00e9es et se former plus simplement: \u00e0 partir de deux \u00e9toiles d\u00e9j\u00e0 en orbite l\u2019une autour de l\u2019autre qui deviennent des trous noirs, ou \u00e0 partir d\u2019un trou noir qui se rapproche trop d\u2019un autre et forme une \u00e9toile binaire avant d\u2019entrer en collision et de fusionner.<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0L’id\u00e9e cl\u00e9 est que si nous observons une \u00e9toile binaire avec une excentricit\u00e9, cela est probablement le r\u00e9sultat d’une interaction dynamique\u00a0\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 Gupta. \u00abCes interactions chaotiques peuvent briser l\u2019\u00e9toile binaire et \u00e9jecter les trous noirs qui la constituent de leurs galaxies h\u00f4tes et amas de galaxies. Mais parfois, ils peuvent aussi raccourcir la distance entre deux trous noirs, provoquant une excentricit\u00e9 et les faisant fusionner en peu de temps.\u00bb<\/span><\/p>\n

En plus d\u2019utiliser l\u2019excentricit\u00e9 orbitale pour \u00e9tudier les trous noirs binaires, le scientifique et son \u00e9quipe s\u2019int\u00e9ressent \u00e9galement \u00e0 l\u2019\u00e9tude de la mani\u00e8re dont la nature ovale des orbites affecte l\u2019\u00e9mission d\u2019ondes gravitationnelles par ces syst\u00e8mes.<\/span><\/p>\n

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\nIllustration de trous noirs binaires avec des orbites en forme d\u2019\u0153uf. Nihar Gupt\u00e9<\/span><\/em><\/p>\n

\u00ab\u00a0Lorsque vous avez une excentricit\u00e9, cela signifie qu’\u00e0 certains points de l’orbite, les trous noirs sont plus rapproch\u00e9s\u00a0\u00bb, a expliqu\u00e9 Gupta. \u00abLorsque les trous noirs sont plus rapproch\u00e9s, ils ont une plus grande acc\u00e9l\u00e9ration, ce qui signifie qu\u2019ils \u00e9mettent plus d\u2019ondes gravitationnelles. En revanche, s\u2019ils sont \u00e9loign\u00e9s, ils ont moins d\u2019acc\u00e9l\u00e9ration, ce qui signifie qu\u2019ils \u00e9mettent moins d\u2019ondes gravitationnelles.<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0Donc, ce que vous finissez par voir, ce sont de petits pics dans l’amplitude de la forme d’onde du mod\u00e8le global d’ondes gravitationnelles, qui sont caus\u00e9s par le rapprochement et l’\u00e9loignement des trous noirs les uns des autres!\u00a0\u00bb<\/span><\/p>\n

La nature et l\u2019histoire des trous noirs binaires seraient incroyablement difficiles \u00e0 d\u00e9terminer sans l\u2019utilisation d\u2019ondes gravitationnelles. Une m\u00e9thode alternative pour comprendre l\u2019origine des trous noirs binaires consiste \u00e0 rechercher les \u00e9v\u00e9nements dits \u00ab d\u2019enveloppe commune \u00bb en utilisant l\u2019astronomie lumineuse standard.<\/span><\/p>\n

Ces \u00e9v\u00e9nements commencent par une \u00e9toile et un trou noir en orbite l\u2019un autour de l\u2019autre, et cette \u00e9toile devient une g\u00e9ante rouge. Les couches externes de l\u2019\u00e9toile gonfl\u00e9e et gonfl\u00e9e cr\u00e9ent une coque commune autour des deux occupants de l\u2019\u00e9toile binaire, cr\u00e9ant ainsi une friction entre le trou noir et l\u2019\u00e9toile. Cela comprime l’orbite de l’\u00e9toile binaire et, finalement, une fois que la g\u00e9ante rouge est devenue un trou noir, cela entra\u00eene une fusion de trous noirs binaires.<\/span><\/p>\n

\u00abLe probl\u00e8me est qu\u2019il est difficile d\u2019observer cette p\u00e9riode critique \u00e0 l\u2019aide d\u2019observations \u00e9lectromagn\u00e9tiques. En effet, les \u00e9toiles massives sont rares et de courte dur\u00e9e, de sorte que les phases \u00e9volutives critiques des fusions d\u2019objets compacts occupent une petite fraction de ces syst\u00e8mes\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 Gupta. \u00abD\u2019un autre c\u00f4t\u00e9, en \u00e9tudiant les ondes gravitationnelles, nous pouvons comprendre les derniers instants d\u2019une fusion binaire. Cela peut nous permettre de retracer l\u2019histoire de la fusion et d\u2019\u00e9mettre des hypoth\u00e8ses sur ce qui a pu la fa\u00e7onner.\u00bb<\/span><\/p>\n

Il a ajout\u00e9 que les ondes gravitationnelles sont particuli\u00e8rement utiles \u00e0 cet \u00e9gard car elles constituent une \u00absonde extr\u00eamement propre\u00bb pour les \u00e9v\u00e9nements lointains. Cela fait r\u00e9f\u00e9rence au fait que ces ondulations dans l\u2019espace-temps peuvent parcourir de vastes distances sans interf\u00e9rence de ce qui se trouve entre l\u2019\u00e9toile binaire et la Terre.<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0Bien que nous ne pr\u00e9tendions pas qu’il s’agisse d’une d\u00e9tection d\u00e9finitive de trous noirs binaires excentriques, ces r\u00e9sultats indiquent une excentricit\u00e9 dans la population existante\u00a0\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 Gupte. \u00abIl s\u2019agit d\u2019une consid\u00e9ration importante pour le cycle d\u2019observation actuel du d\u00e9tecteur d\u2019ondes gravitationnelles au sol, ainsi que pour les futurs d\u00e9tecteurs d\u2019ondes gravitationnelles au sol et dans l\u2019espace.\u00bb<\/span><\/p>\n

\u00abNous ne disposons actuellement pas de suffisamment de donn\u00e9es pour d\u00e9terminer de mani\u00e8re d\u00e9finitive l\u2019origine des trous noirs binaires. Cependant, si nous observons des trous noirs binaires plus excentriques \u00e0 l\u2019avenir, nous pourrons commencer \u00e0 imposer des contraintes sur les m\u00e9canismes qui forment ces syst\u00e8mes.\u00bb<\/span><\/p>\n

Les trous noirs sont des r\u00e9gions monstrueuses et monolithiques de l\u2019espace et du temps qui ont captiv\u00e9 l\u2019imagination de l\u2019humanit\u00e9.<\/span>\u00a0Certains sont cr\u00e9\u00e9s par la mort et l\u2019effondrement d\u2019une \u00e9toile massive \u2013 mais aucune \u00e9toile ne peut donner naissance aux trous noirs les plus colossaux. Il s\u2019agit de trous noirs supermassifs tapis au c\u0153ur de galaxies dont la masse \u00e9quivaut \u00e0 des millions, voire des milliards de soleils.<\/span><\/p>\n

On pense que des trous noirs g\u00e9ants comme ceux-ci ont \u00e9t\u00e9 cr\u00e9\u00e9s lorsque deux trous noirs plus petits sont entr\u00e9s en collision et ont fusionn\u00e9 un jour.<\/strong><\/span>\u00a0Et maintenant, les scientifiques se demandent si nous pouvons en apprendre davantage sur l\u2019arbre g\u00e9n\u00e9alogique du trou noir en remontant sur les g\u00e9n\u00e9rations.<\/span><\/p>\n

S\u2019il existe un objet ou un \u00e9v\u00e9nement cosmologique cens\u00e9 \u00eatre myst\u00e9rieux, c\u2019est bien un trou noir. Cette r\u00e9gion de l\u2019espace est marqu\u00e9e par une fronti\u00e8re appel\u00e9e horizon des \u00e9v\u00e9nements, la barri\u00e8re entre notre univers et tout ce qui se trouve \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du vide lui-m\u00eame. Ainsi, il est impossible de recevoir un signal et donc une information du fait de cette barri\u00e8re.<\/span><\/p>\n

En plus de cela, les trous noirs ont tr\u00e8s peu de caract\u00e9ristiques d’identification, ce que le physicien th\u00e9oricien John Wheeler a d\u00e9crit en disant: \u00abLes trous noirs n’ont pas de cheveux\u00bb. Cela signifie que contrairement \u00e0 l’observation de la couleur ou du teint d’un enfant et \u00e0 la supposition approximative de la couleur des cheveux ou de l’ob\u00e9sit\u00e9 de ses parents, les trous noirs supermassifs \u00ab\u00a0sans poils\u00a0\u00bb ne semblent pas donner d’indices sur leurs origines – n’est-ce pas?<\/span><\/p>\n

Imre Bartos est un physicien de l’Universit\u00e9 de Floride qui th\u00e9orise que les caract\u00e9ristiques limit\u00e9es des trous noirs supermassifs (masse, spin et charge \u00e9lectrique) pourraient en r\u00e9alit\u00e9 cacher des d\u00e9tails de la cha\u00eene d’assemblage originale des trous noirs qui les a cr\u00e9\u00e9s.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nLe trou noir supermassif au centre de la Voie lact\u00e9e, Sgr A*, a \u00e9t\u00e9 observ\u00e9 pour la premi\u00e8re fois en lumi\u00e8re polaris\u00e9e. Collaboration EHT<\/span><\/em><\/p>\n

L\u2019image standard de la naissance d\u2019un trou noir, qui implique la mort et l\u2019effondrement d\u2019\u00e9toiles massives, dit-il, ne peut pas expliquer la cr\u00e9ation des \u00e9normes trous noirs que nous voyons aujourd\u2019hui. Cela inclut \u00e0 la fois les trous noirs supermassifs et les trous noirs de masse interm\u00e9diaire relativement plus petits avec des masses autour de 100 \u00e0 100 000 masses solaires.<\/span><\/p>\n

Les \u00e9toiles ont une limite \u00e0 la taille qu\u2019elles peuvent atteindre sans s\u2019effondrer sur elles-m\u00eames. Si une \u00e9toile devient tr\u00e8s grande, elle explosera avant de pouvoir cr\u00e9er ce noyau dense qui peut former l\u2019embryon d\u2019un trou noir. Quel peut \u00eatre le poids des trous noirs lorsqu’ils se forment \u00e0 la suite de la mort d’\u00e9toiles? Cette masse est environ 50 fois sup\u00e9rieure \u00e0 la masse de notre Soleil. Il s\u2019agit donc d\u2019une masse assez importante, mais loin d\u2019\u00eatre aussi grande que la masse que nous voyons pour les trous noirs supermassifs ou interm\u00e9diaires.<\/span><\/p>\n

Cela signifie qu\u2019il doit y avoir un autre processus cr\u00e9ant les trous noirs les plus monstrueux, et les observations de minuscules perturbations dans l\u2019espace-temps appel\u00e9es ondes gravitationnelles sugg\u00e8rent qu\u2019un tel processus pourrait \u00eatre constitu\u00e9 de collisions et de fusions successives de g\u00e9n\u00e9rations toujours plus grandes de trous noirs.<\/span><\/p>\n

Comprendre pourquoi les trous noirs se rapprochent et fusionnent est essentiel pour comprendre comment l\u2019univers a \u00e9volu\u00e9 et peut m\u00eame aider \u00e0 aller au fond des lois de la physique fondamentale.<\/span><\/p>\n

En examinant la masse d\u2019un trou noir supermassif et les ondes gravitationnelles issues de la fusion qui l\u2019a cr\u00e9\u00e9, les chercheurs peuvent estimer les masses des trous noirs qui ont d\u00fb fusionner pour le cr\u00e9er en premier lieu. De plus, Bartos et ses coll\u00e8gues sugg\u00e8rent que l’observation de la vitesse de rotation d’un trou noir pourrait \u00e9galement r\u00e9v\u00e9ler la vitesse de rotation des trous noirs parents qui l’ont cr\u00e9\u00e9.<\/span><\/p>\n

L’\u00e9tude des signaux \u00e9lectromagn\u00e9tiques provenant de la r\u00e9gion o\u00f9 ces fusions ont eu lieu peut r\u00e9v\u00e9ler comment ils interagissent avec leur environnement. Par exemple, les trous noirs se sont-ils nourris des gaz et de la poussi\u00e8re de leur environnement pour alimenter leur propre croissance?<\/span><\/p>\n

\"\"
\nLorsque deux trous noirs supermassifs tournent autour l\u2019un de l\u2019autre et fusionnent, ils cr\u00e9ent des ondes gravitationnelles. Avec suffisamment d’\u00e9nergie, ils peuvent se \u00ab\u00a0jeter\u00a0\u00bb hors de leur point de d\u00e9part ou m\u00eame compl\u00e8tement hors de leur galaxie d’origine. NASA<\/span><\/em><\/p>\n

Des trous noirs ayant une masse jusqu\u2019\u00e0 50 fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle du Soleil peuvent \u00eatre trouv\u00e9s dans des r\u00e9gions abritant de nombreux autres trous noirs. Cela signifie que, tout comme nous avons des parents et des grands-parents, les fusions de trous noirs ne sont probablement pas des \u00e9v\u00e9nements uniques et la plupart des trous noirs massifs r\u00e9sultent de g\u00e9n\u00e9rations r\u00e9p\u00e9t\u00e9es de fusions.<\/span><\/p>\n

Cette situation g\u00e9n\u00e9rationnelle entra\u00eenera non seulement une accumulation de masse, mais les trous noirs filles ult\u00e9rieurs collecteront \u00e9galement le moment cin\u00e9tique de leurs anc\u00eatres. \u00c0 mesure que les trous noirs deviennent de plus en plus gros, ils devraient \u00e9galement tourner de plus en plus vite.<\/span><\/p>\n

Si nous d\u00e9tectons une rotation plus \u00e9lev\u00e9e, cela pourrait \u00eatre le signe qu\u2019il peut y avoir eu des fusions ant\u00e9rieures. Il s\u2019av\u00e8re que pour certains des trous noirs les plus lourds que nous avons observ\u00e9s jusqu\u2019\u00e0 pr\u00e9sent, nous constatons une indication du spin \u00e9lev\u00e9 que nous attendrions de ces fusions successives. Mais nous ne pouvons pas d\u00e9tecter les fusions pr\u00e9c\u00e9dentes simplement en observant les ondes gravitationnelles. Pour y parvenir, il faudrait faire fonctionner les d\u00e9tecteurs pendant des millions d\u2019ann\u00e9es, ce qui est peu probable.<\/span><\/p>\n

On estime que la cha\u00eene de fusions qui cr\u00e9erait un trou noir supermassif prendrait au moins 1 milliard d\u2019ann\u00e9es, mais ces titans cosmiques sont observ\u00e9s dans l\u2019univers quelques centaines de millions d\u2019ann\u00e9es seulement apr\u00e8s le Big Bang. Ces observations proviennent du t\u00e9lescope spatial James Webb (JWST). Cela laisse un probl\u00e8me. Les scientifiques n\u2019ont pas encore compl\u00e8tement expliqu\u00e9 comment ces titans cosmiques sont devenus si gros et si rapides. Cependant, les indices r\u00e9sident peut-\u00eatre dans le m\u00e9canisme ancestral lui-m\u00eame.<\/span><\/p>\n

\u00c0 mesure que la sensibilit\u00e9 des d\u00e9tecteurs d\u2019ondes gravitationnelles augmente, l\u2019humanit\u00e9 commencera \u00e0 remarquer ces ondulations dans l\u2019espace et dans le temps provenant de fusions de trous noirs plus lointaines, et donc plus pr\u00e9coces. Cela signifie que nous devons continuer \u00e0 en apprendre davantage sur la mani\u00e8re dont les trous noirs se sont d\u00e9velopp\u00e9s au cours des 13,8 milliards d\u2019ann\u00e9es de l\u2019histoire cosmique.<\/span><\/p>\n

Les dysfonctionnements myst\u00e9rieux d\u2019un trou noir supermassif sont probablement caus\u00e9s par des \u00abimpacts\u00bb provenant d\u2019un trou noir voisin.<\/strong><\/span>\u00a0Un trou noir supermassif hoquetant a alert\u00e9 les astronomes d’un tout nouveau type de comportement de trou noir, rapporte la revue Science Advances.<\/span><\/p>\n

En 2020, un trou noir auparavant silencieux au centre d\u2019une galaxie situ\u00e9e \u00e0 environ 800 millions d\u2019ann\u00e9es-lumi\u00e8re de la Terre et d\u2019une masse \u00e9quivalente \u00e0 50 millions de soleils a soudainement explos\u00e9, \u00e9claircissant la mati\u00e8re qui l\u2019entourait d\u2019un facteur 1\u00a0000.<\/span><\/p>\n

L\u2019\u00e9quipe pense que ces \u00e9ruptions p\u00e9riodiques sont caus\u00e9es par un deuxi\u00e8me trou noir, plus petit, qui s\u2019\u00e9crase sur un disque de gaz et de poussi\u00e8re, ou \u00abdisque d\u2019accr\u00e9tion\u00bb, entourant le trou noir supermassif, l\u2019amenant \u00e0 \u00ab\u00e9jecter\u00bb de la mati\u00e8re \u00e0 plusieurs reprises.<\/span><\/p>\n

Les r\u00e9sultats de l\u2019\u00e9tude remettent en question l\u2019image g\u00e9n\u00e9ralement accept\u00e9e du fonctionnement des disques d\u2019accr\u00e9tion de trous noirs. Auparavant, les scientifiques pensaient qu’il s’agissait de disques homog\u00e8nes de gaz et de poussi\u00e8re tournant autour d’un trou noir central. Cependant, les nouveaux r\u00e9sultats sugg\u00e8rent que certains disques d’accr\u00e9tion pourraient contenir des composants exotiques tels que des \u00e9toiles et des trous noirs secondaires encore plus petits.<\/span><\/p>\n

\u00abC’est un animal diff\u00e9rent. Cela ne correspond \u00e0 rien de ce que nous savons sur ces syst\u00e8mes. \u00ab\u00a0Nous pensions en savoir beaucoup sur les trous noirs, mais cela nous dit qu’ils sont capables de bien plus\u00a0\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 Dheeraj \u00ab\u00a0DJ\u00a0\u00bb Pasham, membre de l’\u00e9quipe de recherche et scientifique \u00e0 l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT, dans un communiqu\u00e9.<\/span><\/p>\n

L\u2019\u00e9quipe a initialement d\u00e9couvert ce trou noir en \u00e9tudiant les donn\u00e9es de l\u2019ASAS-SN (Automated All-Sky Survey for Supernovae), un r\u00e9seau de 20 t\u00e9lescopes \u00e0 travers le monde qui scannent tout le ciel au-dessus de la Terre une fois par jour.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nL\u2019illustration montre les cons\u00e9quences d\u2019un trou noir se d\u00e9chirant et consommant une \u00e9toile lors d\u2019une perturbation des mar\u00e9es. Centre de vol spatial Goddard de la NASA\/Chris Smith (USRA\/GESTAR)<\/span><\/em><\/p>\n

Lorsque ASAS-SN a balay\u00e9 automatiquement le ciel en d\u00e9cembre 2020, des t\u00e9lescopes robotiques ont vu un \u00e9clair de lumi\u00e8re dans une partie du ciel auparavant calme contenant une galaxie situ\u00e9e \u00e0 environ 800 millions d’ann\u00e9es-lumi\u00e8re. Pasham a poursuivi cette \u00e9ruption avec le Neutron star Interior Composition Explorer (NICER), le t\u00e9lescope \u00e0 rayons X de la NASA sur la Station spatiale internationale (ISS).<\/span><\/p>\n

Pasham n’a eu que peu de temps pour utiliser le t\u00e9lescope de l’ISS, utilis\u00e9 pour rechercher dans l’espace des sursauts de rayons X provenant d’\u00e9toiles \u00e0 neutrons, de trous noirs et d’autres ph\u00e9nom\u00e8nes gravitationnels extr\u00eames, ce qui l’a oblig\u00e9 \u00e0 agir rapidement et \u00e0 esp\u00e9rer de la chance.<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0C’est soit l’utiliser, soit le perdre, et cela s’est av\u00e9r\u00e9 \u00eatre mon plus grand succ\u00e8s\u00a0\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 Pasham.<\/span><\/p>\n

Le chercheur a constat\u00e9 que cette galaxie continuait \u00e0 \u00e9clater, et son \u00e9ruption a dur\u00e9 environ quatre mois. Dans les observations de NICER sur cette \u00e9ruption, Pasham a remarqu\u00e9 un curieux sch\u00e9ma de baisses subtiles des rayons X et de l’\u00e9nergie de l’\u00e9ruption tous les 8,5 jours. Le signal ressemblait presque \u00e0 une baisse de lumi\u00e8re qui se produit lorsqu\u2019une exoplan\u00e8te traverse ou \u00abpasse\u00bb la face de son \u00e9toile, bloquant bri\u00e8vement sa lumi\u00e8re stellaire.<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0Je me demandais ce que cela signifiait parce que ce mod\u00e8le ne correspond \u00e0 rien de ce que nous savons sur ces syst\u00e8mes\u00a0\u00bb, a ajout\u00e9 Pasham.<\/span><\/p>\n

La confusion de Paschamp a \u00e9t\u00e9 dissip\u00e9e lorsqu’il a d\u00e9couvert des recherches sugg\u00e9rant que le trou noir supermassif au centre de la galaxie pourrait \u00eatre mis en orbite par un trou noir de masse interm\u00e9diaire, un trou noir ayant une masse comprise entre 100 et 10 000 masses solaires.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nUn deuxi\u00e8me trou noir perce le disque d\u2019accr\u00e9tion de son compagnon supermassif, provoquant des \u00absituations\u00bb cosmiques. Jos\u00e9-Luis Olivares, Massachusetts Institute of Technology<\/span><\/em><\/p>\n

Ce trou noir plus petit pourrait orbiter autour de son homologue plus grand de telle mani\u00e8re qu’il entre et sort du disque d’accr\u00e9tion du trou noir supermassif. Lorsque le plus petit trou noir traverse ce gaz et cette poussi\u00e8re, il crache un panache de gaz. Chaque plong\u00e9e cr\u00e9erait un autre panache, d\u2019o\u00f9 le sch\u00e9ma p\u00e9riodique de ce \u00abhoquet\u00bb.<\/span><\/p>\n

Si ces panaches sont dirig\u00e9s vers la Terre, ils pourraient \u00eatre observ\u00e9s comme une baisse soudaine d\u2019\u00e9nergie dans le syst\u00e8me affect\u00e9, car la lumi\u00e8re du disque d\u2019accr\u00e9tion est p\u00e9riodiquement \u00e9clips\u00e9e, de la m\u00eame mani\u00e8re que la lumi\u00e8re des \u00e9toiles est \u00e9clips\u00e9e par une exoplan\u00e8te en transit.<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0J’\u00e9tais tr\u00e8s enthousiasm\u00e9 par cette th\u00e9orie et je leur ai imm\u00e9diatement envoy\u00e9 un e-mail pour leur dire: ‘Je pense que nous voyons exactement ce que pr\u00e9dit votre th\u00e9orie'\u00a0\u00bb, a ajout\u00e9 Paschamp.<\/span><\/p>\n

Cela a incit\u00e9 les auteurs de l\u2019\u00e9tude originale \u00e0 cr\u00e9er des simulations int\u00e9grant les donn\u00e9es NICER. Ils ont confirm\u00e9 que le signal observ\u00e9 sur 8,5 jours est probablement le r\u00e9sultat d\u2019un petit trou noir traversant le disque d\u2019accr\u00e9tion de son plus grand compagnon, un trou noir supermassif.<\/span><\/p>\n

Cependant, cela n\u2019explique toujours pas pourquoi le trou noir supermassif a soudainement explos\u00e9, mais simplement pourquoi l\u2019explosion s\u2019att\u00e9nue p\u00e9riodiquement. L\u2019\u00e9quipe pense que ce trou noir a \u00e9t\u00e9 cr\u00e9\u00e9 parce qu\u2019une \u00e9toile s\u2019est r\u00e9cemment rapproch\u00e9e trop pr\u00e8s de sa limite ext\u00e9rieure, ou \u00abhorizon des \u00e9v\u00e9nements\u00bb.<\/span><\/p>\n

L’\u00e9norme influence gravitationnelle d’un trou noir supermassif g\u00e9n\u00e9rera d’\u00e9normes forces de mar\u00e9e sur les \u00e9toiles qui s’approchent, les \u00e9tirant verticalement et les comprimant horizontalement dans un processus appel\u00e9 \u00ab\u00a0spaghettification\u00a0\u00bb. Cela provoquerait le d\u00e9chirement de l\u2019\u00e9toile par la perturbation des mar\u00e9es, provoquant un puissant \u00e9clair de lumi\u00e8re et un afflux soudain de mati\u00e8re qui \u00e9clairerait le disque d\u2019accr\u00e9tion.<\/span><\/p>\n

Dans le cas de la galaxie nouvellement d\u00e9couverte, la mati\u00e8re ajout\u00e9e a apparemment aliment\u00e9 le trou noir supermassif pendant quatre mois pendant que durait l’explosion, et signifiait \u00e9galement que lorsque le plus petit trou noir secondaire plongeait dans cette mati\u00e8re, il lib\u00e9rait un plus grand panache de gaz dans le l’air que d’habitude.<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0Nous voyons des preuves d’objets entrant et traversant le disque sous diff\u00e9rents angles, ce qui remet en question l’image traditionnelle d’un simple disque gazeux autour de trous noirs\u00a0\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 Paschamp. \u00ab\u00a0Nous pensons qu’il existe une \u00e9norme population de tels syst\u00e8mes.\u00a0\u00bb<\/span><\/p>\n

Richard Saxton est un astronome en rayons X au Centre europ\u00e9en d’astronomie spatiale de Madrid qui n’a pas particip\u00e9 \u00e0 l’\u00e9tude. Il a d\u00e9clar\u00e9 que les nouveaux r\u00e9sultats et la technique utilis\u00e9e pour les obtenir pourraient aider les astronomes \u00e0 mieux comprendre les trous noirs supermassifs et les environnements exotiques dans lesquels ils vivent.<\/span><\/p>\n

\u00ab\u00a0Ce r\u00e9sultat montre que des trous noirs supermassifs tr\u00e8s proches peuvent \u00eatre communs dans les noyaux galactiques, ce qui constitue une avanc\u00e9e tr\u00e8s int\u00e9ressante pour les futurs d\u00e9tecteurs d’ondes gravitationnelles\u00a0\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 Saxton dans un communiqu\u00e9. \u00abIl s\u2019agit d\u2019un brillant exemple de la mani\u00e8re d\u2019utiliser les d\u00e9bris d\u2019une \u00e9toile d\u00e9truite pour \u00e9clairer l\u2019int\u00e9rieur du noyau galactique, qui autrement resterait sombre. C’est comme utiliser un colorant fluorescent pour d\u00e9tecter une fuite dans un tuyau.\u00bb<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Les astronomes ont d\u00e9couvert des trous noirs supermassifs dont la masse est des millions ou des milliards de fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle du Soleil dans la plupart des galaxies massives de l’Univers local, y compris notre Voie lact\u00e9e. Les nouvelles observations de Webb ont fourni la preuve de la fusion en cours de deux galaxies et de leurs \u00e9normes trous noirs alors que l’univers n’avait que 740 millions d’ann\u00e9es. Le syst\u00e8me est connu sous le nom de ZS7. La plupart des trous noirs binaires devraient se trouver sur des orbites dites \u00abquasi-circulaires\u00bb. On pense que des trous noirs g\u00e9ants ont \u00e9t\u00e9 cr\u00e9\u00e9s lorsqu\u2019un jour deux trous noirs plus petits sont entr\u00e9s en collision et ont fusionn\u00e9. Et maintenant, les scientifiques se demandent si nous pouvons en apprendre davantage sur l\u2019arbre g\u00e9n\u00e9alogique du trou noir en remontant sur les g\u00e9n\u00e9rations.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1552,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[40,536,535],"tags":[708,710,709,698],"class_list":{"0":"post-1551","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-kosmos","8":"category-dalnii","9":"category-solnechnaya","10":"tag-espace-temps","11":"tag-noyau-galactique","12":"tag-ondes-gravitationnelles","13":"tag-trou-noir"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1551","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1551"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1551\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1553,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1551\/revisions\/1553"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1552"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1551"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1551"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1551"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}