Nous venons de découvrir une nouvelle classe de trous noirs (et ils n'étaient pas faciles à trouver)

Les trous noirs sont un grand mystère. Même le nom, Black Hole, est un peu un mystère dans le sens où ces objets cosmiques fascinants ne sont pas du tout des trous. En fait, il n'y a nulle part ailleurs dans l'univers où la matière est plus densément emballée que dans un trou noir, que les grasses importent ensemble jusqu'à ce qu'elle s'effondre à un seul point, connu sous le nom de singularité. L'élément « trou » arrive en raison du fait que les trous noirs n'émettent ni ne reflètent la lumière, et sont donc invisibles. Heureusement, nous sommes en mesure de détecter ces objets en raison de leurs effets sur leur environnement.

Mais trouver des trous noirs n'est pas toujours aussi simple que d'observer leur effet sur la zone qui les entoure directement. Cela est dû en partie au fait que tous les trous noirs ne sont pas les mêmes. Il y a en fait trois catégories principales, avec des trous noirs de masse stellaire représentant les plus petits trous noirs de masse intermédiaire assis au milieu, et des trous noirs supermassifs étant, eh bien, le plus grand. Alors que les gammes de masse qui définissent ces catégories sont des approximations approximatives qui sont ouvertes à la réévaluation, généralement, les trous noirs de masse stellaire ont une masse de quelques à des centaines de fois celle du soleil, tandis que les trous noirs supermassifs ont des centaines de milliers à des milliards de fois la masse du soleil. Mais les trous noirs de masse intermédiaire, ou IMBHS, sont difficiles à définir, pour le moins.

Les scientifiques s'attendent à ce qu'il y ait des trous noirs de chaque taille différente; Des trous noirs de masse intermédiaire doivent être formés lorsque ceux de masse stellaire entrent en collision. En théorie, ces exemples de milieu de gamme de 100 à des centaines de milliers de fois la masse du soleil, mais les chercheurs ont eu du mal à trouver des exemples. En tant que tels, les IMBH sont devenus connues sous le nom de «trous noirs de liaison manquante», avec plusieurs exemples potentiels identifiés mais jamais confirmés.R.

Les trous noirs de masse intermédiaire sont importants car ils pourraient maintenir la clé pour comprendre comment les trous noirs se développent avec le temps. En tant que tel, toute découverte dans ce domaine est passionnante, mais c'est encore plus lorsque la technique utilisée est si innovante.

Des chercheurs travaillant dans le laboratoire du professeur adjoint de physique et d'astronomie Karan Jani, qui est également le directeur fondateur de la Vanderbilt Lunar Labs Initiative, a analysé les données tirées de la Ligo et Virgo Observatories et a publié leurs résultats dans les lettres de la revue astrrophysique. Ces détecteurs à ondes gravitationnelles trouvent des ondulations dans l'espace-temps durant moins d'une demi-seconde – le type d'événement qui se produit lorsque deux trous noirs entrent en collision. Ce qui rend les efforts de l'équipe si intrigants, c'est qu'ils réchauffaient en fait les données existantes de 11 événements candidats enregistrés par la troisième course d'observation de Ligo-Virgo. Ce sont des événements qui se sont produits jusqu'à 37 milliards de lumière de notre planète, le plus proche étant de 2,5 milliards de lumière.

En règle générale, les trous noirs de masse intermédiaire sont plus difficiles à confirmer car le signal des ondes gravitationnelles résultant de leur création est dans la plage de basse fréquence. Les détecteurs ont du mal à séparer ces signaux du bruit de fond toujours présent. Mais en utilisant des modèles de forme d'onde plus avancés que tout ce qui est appliqué aux données auparavant, aux côtés d'un algorithme bayésien appelé rift et intelligence artificielle qui a aidé à nettoyer le fond statique, les chercheurs ont pu filtrer le bruit et confirmer que cinq des 11 événements ont entraîné une nouvelle catégorie de trou noir.

Malgré l'identification de plusieurs IMBH, ces trous noirs de milieu de gamme restent très mystérieux. Des détecteurs tels que LIGO ne sont en mesure d'enregistrer les dernières secondes d'une fusion de trou noir, ce qui rend très difficile de comprendre ce qui se passe exactement avant ce bref moment et de bien comprendre comment les trous noirs intermédiaires se forment. De plus, les détecteurs à base de terre sont toujours entravés par un bruit environnemental ou instrumental, ce qui rend incroyablement difficile de choisir les ondes gravitationnelles à basse fréquence.

Avec cette dernière étude, cependant, les chercheurs ont montré que cela pourrait être beaucoup plus facile à l'avenir, et a même suggéré des façons dont les futurs IMBH pourraient être identifiés et étudiés plus en détail. Deux autres articles ont établi un plan pour utiliser la prochaine antenne d'espace interféromé laser (LISA) – prévue pour le lancement dans les années 2030 – pour suivre les trous noirs intermédiaires pendant des périodes beaucoup plus longues. Lisa est réglée pour orbiter le soleil et mesurer les ondes gravitationnelles à des fréquences inférieures, et devrait fournir une occasion unique pour obtenir un aperçu encore plus profond de ces trous noirs « lien manquant », y compris la façon dont ils se forment, se développent et se déplacent. D'autres suggestions de recherches futures comprennent des détecteurs lunaires qui n'auraient pas à faire face au type de bruit environnemental qui se produit sur Terre.

Il n'y a pas de pénurie de mystères et de mythes entourant les trous noirs, mais de loin les plus mystérieux sont les Imbhs, qui, selon les astronomes, pourraient devenir des trous noirs supermassifs ou simplement représenter les vestiges des tout premières étoiles. Maintenant, avec ces dernières recherches et plans pour des études plus complètes dans un avenir proche, nous sommes un peu plus près de la compréhension de ces objets cosmiques fascinants « lien manquant ».