Les astrophysiciens sont en émoi : les collaborations LIGO-Virgo-KAGRA viennent d’annoncer l’observation de deux événements d’ondes gravitationnelles relative à deux fusions de trous noirs, évènements baptisés « GW241011 » et « GW241110 ». Et un premier constat semble s’imposer : ces signaux, captés à l’automne 2024, révolutionnent la compréhension à la fois des mécanismes de formation des trous noirs et mettent à l’épreuve certains principes de la relativité générale.
Des profils surprenants : masses inégales et rotation extrême
Contrairement aux fusions habituelles entre objets de masse proche, les trous noirs derrière GW241011 et GW241110 sont de masses très différentes, soit environ 17 et 7 fois celle du soleil pour GW241011, et 16 et 8 fois pour GW241110. Le trou noir le plus massif du premier événement tourne à près de 70 % de sa vitesse maximale et son axe de rotation est incliné de 20 à 40° par rapport à l’orbite. Pour GW241110, l’inclinaison (toujorus par rapport à l’orbite) atteindrait jusqu’à 90°, voire 180°. Ces différents éléments pointent vers une formation de « trous noirs de seconde génération » via des fusions en chaîne – appelé « fusion hiérarchique » – dans des environnements stellaires denses, ce qui en quelque sorte ouvre un nouveau champ d’exploration de la physique fondamentale dite relativiste.
Ces deux événements permettent aussi de tester (voire valider) avec précision la solution de Roy Kerr décrivant les trous noirs en rotation ainsi que l’architecture des ondes gravitationnelles dans le cadre défini par le génial Albert Einstein. Grâce à la clarté des signaux, les scientifiques ont pu exclure une large gamme de masses pour des bosons ultralégers — candidats à la matière noire — car leur existence aurait alors ralenti plus fortement la rotation des trous noirs observés.
En somme, GW241011 et GW241110 illustrent à quel point l’astronomie des ondes gravitationnelles est devenue un « laboratoire » du cosmos : ces observations ouvrent non seulement un chapitre inédit sur la manière dont les trous noirs se forment et se comportent, mais aussi sur la nature même de la physique, et ce bien au-delà des théories actuelles. L’aventure gravitationnelle ne fait que commencer.
