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Premières détections d'un trou noir « avalant » une étoile à neutrons

Illustration artistique d’une fusion trou noir-étoile à neutrons.

Illustration artistique d’une fusion trou noir-étoile à neutrons.

Photo : Swinburne University/Carl Knox/OzGrav

Agence France-Presse

Les observateurs des événements qui secouent le cosmos ont détecté pour la première fois, et à deux reprises, la fusion d'un trou noir « avalant » une étoile à neutrons, selon une étude internationale.

Les astrophysiciens avaient déjà observé des fusions de trous noirs entre eux, ou celles d'étoiles à neutrons, mais jamais encore de couples mixtes, comme l'indique un communiqué du CNRS.

C'est le chaînon manquant qui va aider à comprendre ces coalescences (fusions), avec des théories englobant l'ensemble de ces phénomènes, a dit à l'AFP l'astrophysicienne Astrid Lamberts, principale auteure de l'étude parue dans la revue Astrophysical Journal Letters.

Les deux événements ont été repérés à dix jours d'intervalle, en janvier 2020, par les détecteurs d'ondes gravitationnelles Virgo et Ligo.

Les ondes gravitationnelles sont d'infimes variations de l'espace-temps, provoquées par des phénomènes d'ampleur, comme la fusion de deux trous noirs. En analysant la forme de l'onde, comme celle que provoquerait un caillou jeté à la surface d'une mare, on peut déterminer la distance et les masses en présence.

En l’occurrence, ces fusions, bien distinctes, sont intervenues à environ 900 millions et un milliard d'années-lumière de la Terre. Les trous noirs impliqués avaient respectivement une masse de 8,9 et 5,7 fois notre Soleil. Face à eux, les étoiles à neutrons, d'une masse respective de 1,9 et 1,5 fois notre Soleil, n'avaient aucune chance d'échapper à leur attraction fatale.

Si la différence de masse est trop grande, le trou noir avale tout d’un coup, explique Astrid Lamberts, chargée de recherche CNRS à l'Observatoire de la Côte d'Azur (OCA), et experte en étoiles massives, qui sont les progéniteurs des étoiles à neutrons et des trous noirs stellaires.

Trous noirs stellaires et étoiles à neutrons sont parmi les objets les plus exotiques du monde cosmique.

Les deux résultent de l'effondrement, en fin de vie, d'une étoile massive sur elle-même. La masse du trou noir est si concentrée que la force de gravitation empêche toute chose d'en échapper, même la lumière. L'étoile à neutrons, bien qu'extraordinairement compacte, reste, elle, visible.

Les observations des deux fusions trou noir/étoile à neutrons viennent compléter un tableau comptant à ce jour presque 50 fusions binaires de trous noirs, et une poignée de fusions binaires d’étoiles à neutron.

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