En 2023, les collaborations LIGO Scientific Collaboration-Virgo-KAGRA ont détecté un signal de fusion gravitationnelle baptisé GW231123, issu de deux trous noirs d’environ 137 et 103 fois la masse du Soleil. Le trou noir résultant — estimé à plus de 200 masses solaires — s’inscrit dans une zone dite de « mass gap » (environ 60–130 M⊙) qui, selon les modèles classiques, ne devrait tout simplement pas former de trous noirs. Ces résultats ont donc mis en cause les modèles standard d’effondrement stellaire.
Des simulations intégrant les champs magnétiques comme clé de compréhension
Une équipe dirigée par Ore Gottlieb au Flatiron Institute a mené une série de simulations qui suivent le parcours d’une étoile géante jusqu’à sa mort, en intégrant pour la première fois de façon complète les effets de la rotation et des champs magnétiques, qui peuvent évacuer massivement la matière via des vents ou des jets propulsés avant et après la supernova, ramenant ainsi le trou noir final dans des valeurs que l’on pensait interdites. « Personne n’avait envisagé ces systèmes comme nous l’avons fait ; auparavant, les champs magnétiques étaient négligés », affirme Gottlieb.
Impacts pour la cosmologie et les futures observations astrophysiques
Cette recherche remet en question l’idée selon laquelle un trou noir final correspond presque toujours à la masse résiduelle de l’étoile initiale. Elle ouvre aussi la voie à de nouveaux scénarios de formation pour les trous noirs intermédiaires. Toutefois, les auteurs de l’étude soulignent qu’il ne s’agit encore que de simulations : la prochaine étape consiste à identifier empiriquement d’autres fusions au sein de la mass gap pour confirmer ce mécanisme.
Cette percée montre que l’univers continue de surprendre les théoriciens et invite à renouveler les modèles de l’évolution stellaire et de la physique des trous noirs.
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