Sursauts gammas et fusions de trous noirs : des sirènes gravitationnelles ?

Récemment, l’expérience LIGO a annoncé la détection d’ondes gravitationnelles émanant de la fusion de deux trous noirs. Il s’agit d’une avancée majeure. Pour la première fois, nous avons observé sans ambiguïté des effets qui sont directement liés à la présence d’un horizon, la caractéristique essentielle des trous noirs. De plus, il a même été possible de mesurer l’énergie émise sous la forme de ces ondes d’espace et la vitesse à laquelle le trou noir final tourne sur lui-même.
(Crédit : SXS project)
(Crédit : SXS project)
Le satellite Fermi a annoncé avoir observé un sursaut de rayons gammas presque au même moment que la coalescence détectée par LIGO et provenant de la même direction. Cette annonce est sujette à caution car d’autres détecteurs ne l’ont pas confirmée et la position est très mal mesurée avec les deux antennes de LIGO. Si néanmoins elle s’avérait exacte, elle ouvrirait d’intéressantes perspectives.

Abraham Loeb, de l’université de Harvard, a suggéré qu’en fait ces deux trous noirs pourraient émaner d’une unique étoile très massive et tournant très rapidement qui, en implosant, aurait conduit à une configuration en « altères ». Les trous noirs évolueraient alors dans les « restes » de l’étoile initiale et le sursaut observé viendrait d’un jet émis lors de l’accrétion de la matière résiduelle lors de la coalescence. Voir l’Article d’Abraham Loeb.

À mon sens, le modèle est encore embryonnaire et spéculatif mais il ouvre une perspective très prometteuse. Si, en effet, des signaux lumineux (des contreparties électromagnétiques) sont émis de façon concomitante aux ondes gravitationnelles cela entérine la possibilités de « sirènes gravitationnelles ». L’idée est la suivante. On peut mesurer précisément la distance qui nous sépare d’une source d’ondes gravitationnelles telle que la fusion de deux trous noirs. En effet, l’évolution de la fréquence du signal permet d’évaluer l’énergie gravitationnelle émise. Et à partir de l’amplitude mesurée du signal, on peut donc connaître la distance à laquelle se déroule le phénomène. Mais si, par ailleurs, une contrepartie lumineuse permet d’identifier (via la galaxie hôte) le décalage spectral de la source, on peut également connaître sa vitesse d’éloignement !
(Crédit : NASA)
(Crédit : NASA)
Ces systèmes se nomment des sirènes gravitationnelles. Il sont importants parce qu’il peuvent aussi aider à mieux comprendre le mystère de l’expansion accélérée de l’Univers. Ils constituent des sondes permettant de déterminer la vitesse en fonction de la distance : exactement ce qui est utile pour cette branche de la cosmologie. Gageons qu’il ne soit pas, comme Ulysse, nécessaire de nous attacher au mat de l’interféromètre …

2 réflexions sur “ Sursauts gammas et fusions de trous noirs : des sirènes gravitationnelles ? ”

  1. L’appellation chandelle standard est, il me semble, plutôt réservée aux supernovae de type IA ou aux céphéides.

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *