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Observation de couples trou noir - étoile à neutrons

Observation de couples trou noir - étoile à neutrons

L’analyse des données O3 des détecteurs d’ondes gravitationnelles LIGO et Virgo a révélé par deux fois une fusion « mixte » entre un trou noir et une étoile à neutrons. Cette découverte a été publiée le 29 juin 2021 dans Astrophysical Journal Letters.

Le 5 janvier 2020 puis le 15 janvier 2020 ont été détectés deux évènements : GW200105 et GW200115. Il s’agit d’un nouveau type de source d’ondes gravitationnelles prévu théoriquement mais encore jamais détecté avec certitude : la coalescence de « couples mixtes » composés d’un trou noir et d’une étoile à neutrons. GW200105 provenait de la rencontre, à 900 millions d’années-lumière de la Terre, entre un trou noir 8.9 fois plus massif que notre soleil et une étoile à neutrons 1.9 fois plus massive que notre soleil. GW200115, quant à lui, est issu d’objets 5.7 et 1.5 fois plus massifs que notre soleil et la rencontre a eu lieu à 1 milliard d’années-lumière de la Terre. L’absence d’observation de signaux lumineux par des télescopes pourrait être due, dans les deux cas, à l’absorption directe de l’étoile à neutrons par le trou noir.

Vue artistique d’une étoile à neutrons tournant autour d’un trou noir. (OzGrav ARC Centre of Excellence Illustration via Australian National University / Carl Knox)

Plusieurs hypothèses pourraient expliquer la formation de ces binaires « mixtes ». Une première hypothèse est la rencontre, dans un milieu stellaire très dense, d’un trou noir et d’une étoile à neutrons auparavant gravitationnellement séparés lors de leur formation. Une autre hypothèse, actuellement plus favorisée, est celle d’un couple d’étoiles en orbite l’une autour de l’autre évoluant à la fin de leur vie en un trou noir et une étoile à neutrons. Les futures observations et détections apporteront vraisemblablement plus de compréhension sur les mécanismes de formation de ces couples « mixtes ».

Les efforts des techniciens, ingénieurs et chercheurs du LAPP, que ce soit pour le système de détection, l’acquisition des données, le contrôle et l’étalonnage de l’interféromètre ou dans le domaine de la qualité des données et l’analyse, ont participé à ces nouvelles détections.

Les données associées sont disponibles sur le site de science ouverte : http://www.gw-openscience.org

Liens vers les communiqués de presse :