Quand les pulsars permettent d'écouter le chant secret des trous noirs supermassifs

Il aura fallu 25 ans pour obtenir le bruit de fond causé par la confrontation de trous noirs gigantesques et provoquant des ondes gravitationnelles déformant l'espace-temps.

Après la détection des premières ondes gravitationnelles en 2015 validant les expérimentations, les instruments et la prédiction d'un tel résultat anticipé par Albert Einstein au début du XXème siècle, cette nouvelle détection a les caractéristiques d'une rencontre, par son signal étiré dans le temps, entre des trous noirs supermassifs.

L'écho de trous noirs supermassifs se rencontrant

Et derrière cet adjectif se cachent sans doute des objets de plusieurs millions à plusieurs milliards de fois la masse du Soleil, se rapprochant pour se percuter et fusionner, provoquant des perturbations dans le tissu même de l'espace-temps se déployant comme des ondes circulaires à la surface de l'eau : les fameuses ondes gravitationnelles, si difficiles à détecter.

Pour y parvenir, les astronomes ont fait appel à une technique inédite : utiliser les pulsars (des étoiles tournant très vite sur elles-mêmes) de la Voie Lactée dont les émissions très régulières en font des "horloges naturelles" très précises.

En étudiant attentivement les signaux de tout un ensemble de ces pulsars devenus les éléments d'un immense instrument d'écoute de l'Univers, d'infimes variations du signal de ces horloges ont permis de détecter les ondes gravitationnelles des trous noirs supermassifs dans de très basses fréquences.

Une participation française significative aux travaux

Le signal capté ne permet pas de dire s'il concerne un petit groupe de trous noirs ou de grandes quantités. Il pourrait même être le fait de trous noirs aux premiers temps de l'Univers et il faudra des analyses complémentaires pour tenter d'y voir plus clair.

Les résultats ont été publiés ce 29 juin 2023 dans la revue Astronomy and Astrophysics et si les résultats viennent de collectes de données provenant de plusieurs continents dans le cadre du consortium International Pulsar Timing Array (IPTA), "la participation française à ces travaux est importante, impliquant la contribution de chercheurs de l'Observatoire de Paris - PSL, du CNRS, du CEA, de l'Université d'Orléans et d'Université Paris Cité".

En 2015, les ondes gravitationnelles du rapprochement de deux trous noirs avaient été perçus le temps d'une fraction de seconde par les détecteurs Virgo et Ligo sur Terre. Dans cette nouvelle détection, c'est un signal bien plus long, signalant un phénomène à très grande échelle, qui a été perçu et avec un instrument aussi vaste qu'une galaxie.