Espace : le "bruit" de trous noirs supermassifs entendu pour la première fois

Ils fascinent autant qu'ils effraient, par leur puissance et les nombreuses zones d'ombres qui les entourent : les trous noirs constituent encore l'un des plus grands mystères de l'univers. Après la première prise de vue de l'un de ces objets célestes, réalisée en 2019, c'est à présent leur "bruit" qui vient d'être identifié. 

Cette découverte traquée depuis un quart de siècle, selon l'AFP, résulte d'une technique inédite de détection des ondes gravitationnelles, dont les résultats ont été dévoilés ce jeudi 29 juin. Prédites par Albert Einstein en 1916 et détectées cent ans plus tard, les ondes gravitationnelles sont d'infimes déformations de l'espace-temps, semblables à des ondulations de l'eau à la surface d'un étang. 

Ces oscillations, qui se propagent à la vitesse de la lumière, naissent sous l'effet d'événements cosmiques violents tels que la collision de deux trous noirs. Ce qui laisse entendre que ces nouvelles ondes détectées pourraient provenir de ce type de source. 

Des trous noirs atteignant "plusieurs milliards de fois la masse du Soleil"

Les ondes gravitationnelles ont beau être liées à des phénomènes massifs, leur signal est extrêmement ténu. À tel point qu'en 2015, la détection d'un frémissement ultrabref, de moins d'une seconde, avait révolutionné l'astrophysique. 

Cette fois, un signal bien plus étiré dans le temps a été capté. Ce qui trahit un phénomène à plus grande échelle, repéré grâce à un réseau de radiotélescopes (d'Europe, d'Amérique du Nord, d'Inde, d'Australie et de Chine) du consortium International Puslar Timing Array (IPTA).

Selon Gilles Theureau, astronome à l'Observatoire de Paris-PSL, qui a coordonné les travaux côté français, il pourrait s'agir d'ondes provenant de trous noirs de "plusieurs millions à plusieurs milliards de fois la masse du Soleil".

Un bruit de fond digne d'un "restaurant bruyant"

Quelle est la source de ces ondes ? L'hypothèse privilégiée pointe vers des couples de trous noirs supermassifs, chacun d'une taille supérieure à celle de notre système solaire, "prêts à se percuter", développe Gilles Theureau.

Antoine Petiteau, chercheur en astrophysique, œuvrant pour le Commissariat à l'énergie atomique (CEA) décrit deux colosses qui "se tournent autour avant de fusionner", une danse qui provoque des ondes gravitationnelles d'"une période de plusieurs mois à plusieurs années".

Un bruit de fond en continu que Michael Keith, du réseau européen EPTA (European Pulsing Timing Array), compare à un "restaurant bruyant avec beaucoup de gens parlant autour de vous".

Un écho des premiers âges de l'univers ?

Les mesures ne permettent pas encore d'affirmer si ce bruit trahit la présence de couples de trous noirs, ou de toute une population. Une autre hypothèse suggère une source aux tous premiers âges de l'Univers, lorsqu'il a connu une période dite d'inflation. "Nous ouvrons une nouvelle fenêtre sur l'Univers", se félicite Gilles Theureau. De nouvelles données qui pourraient notamment éclaircir le mystère de la formation des trous noirs supermassifs.

Les études devront cependant être approfondies pour prétendre à une détection pleinement robuste, espérée d'ici un an. Le critère absolu étant "qu'il y ait moins d'une chance sur un million que cela se produise par hasard", soulignent l'Observatoire de Paris, le CNRS, le CEA et les université d'Orléans et Paris Cité, dans un communiqué.

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