Le signal d’onde gravitationnelle GW190814, détecté le 14 août 2019 par l’observatoire d’ondes gravitationnelles LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) de la NSF et le détecteur Virgo en Europe, a été généré par un objet compact – une étoile à neutrons ou un trou noir – de 2,6 fois la masse de notre Soleil qui a fusionné avec un trou noir de 23 fois la masse du Soleil. Avec un rapport de 9:1, il s’agit de la plus grande différence de masse encore observée lors d’une collision par les astronomes spécialistes des ondes gravitationnelles. L’objet le moins massif est soit le trou noir le plus léger, soit l’étoile à neutrons la plus lourde jamais découverte dans un système binaire d’objets compacts.
Représentation artistique d’un mystérieux objet compact dans le “trou de masse” découvert par les détecteurs d’ondes gravitationnelles LIGO et Virgo. Crédit image : LIGO / Caltech / MIT / R. Hurt, IPAC.
Depuis des décennies, les astronomes sont perplexes face à l’écart qui existe entre les étoiles à neutrons et les trous noirs : l’étoile à neutrons la plus lourde connue ne dépasse pas 2,5 masses solaires et le trou noir le plus léger connu est d’environ 5 masses solaires.
La question demeure : y a-t-il quelque chose dans ce soi-disant écart de masse ?
“Nous avons attendu des décennies pour résoudre ce mystère”, a déclaré Vicky Kalogera, professeur à l’université Northwestern.
“Nous ne savons pas si cet objet est l’étoile à neutrons la plus lourde connue, ou le trou noir le plus léger connu, mais dans tous les cas, il bat un record.”
“Cela va changer la façon dont les scientifiques parlent des étoiles à neutrons et des trous noirs”, a déclaré le professeur Patrick Brady, chercheur à l’Université du Wisconsin, Milwaukee, et porte-parole de la collaboration scientifique LIGO.
“L’écart de masse pourrait en fait ne pas exister du tout mais être dû aux limitations des capacités d’observation. Le temps et d’autres observations nous le diront.”
L’événement GW190814 a créé un nouveau trou noir d’une taille de 26 masses solaires et a provoqué une explosion d’énergie sous la forme d’ondes gravitationnelles, qui se sont propagées dans l’espace-temps comme lorsqu’on laisse tomber une pierre dans un étang. Environ 800 millions d’années après la collision, ces ondes ont finalement atteint la Terre et sont passées par les détecteurs ultrasensibles LIGO et Virgo. Crédit image : Université de Glasgow.
La fusion GW190814 s’est produite dans une galaxie située à environ 800 millions d’années-lumière de la Terre.
Elle a donné naissance à un trou noir final d’environ 25 fois la masse du Soleil (une partie de la masse fusionnée a été convertie en un souffle d’énergie sous forme d’ondes gravitationnelles).
Avant que les deux objets ne fusionnent, leurs masses différaient d’un facteur 9, ce qui en fait le rapport de masse le plus extrême connu pour un événement d’ondes gravitationnelles. Un autre événement récemment signalé par LIGO-Virgo, appelé GW190412, s’est produit entre deux trous noirs dont le rapport de masse était d’environ 4:1.
Lorsque les scientifiques de LIGO et Virgo ont repéré GW190814, ils ont immédiatement envoyé une alerte à la communauté astronomique.
Des dizaines de télescopes terrestres et spatiaux ont suivi le phénomène à la recherche d’ondes lumineuses générées par l’événement, mais aucun n’a capté de signal.
“Cette découverte est passionnante – il pourrait s’agir de la collision d’une étoile à neutrons et d’un trou noir – quelque chose que nous recherchons depuis longtemps”, a déclaré le Dr Christopher Berry, un scientifique de l’Institut de recherche gravitationnelle de l’Université de Glasgow.
Des observations futures avec LIGO, Virgo et peut-être d’autres télescopes pourraient capter des événements similaires qui aideraient à révéler si d’autres objets existent dans l’écart de masse.
Un article sur les résultats a été publié dans le Astrophysical Journal Letters.
