The Japan Times - Des scientifiques détectent les empreintes de la frontière d'un trou noir

L'horizon des événements est considéré comme le point de non-retour d'un trou noir, à partir duquel même la lumière est engloutie par sa force gravitationnelle. Ce qui rend son étude incroyablement difficile.

Cependant, un événement d'une violence cataclysmique a permis à une équipe internationale d'astrophysiciens d'en apprendre plus sur ce phénomène extrême: la fusion de deux trous noirs.

Leur collision crée des ondes gravitationnelles qui voyagent à travers l'Univers. Les scientifiques ne parviennent à détecter que depuis une dizaine d'années ces ondulations de l'espace-temps prédites par la théorie d'Einstein.

Dans une étude publiée dans Nature, des astrophysiciens ont analysé les plus puissantes ondes gravitationnelles jamais détectées. Un événement baptisé GW250114, enregistré en janvier 2025 par l'observatoire LIGO aux Etats-Unis.

En isolant la dernière bouffée d'ondes émise lors de la fusion des trous noirs - connue sous le nom d'"ondes directes" - les scientifiques affirment avoir pu extraire des informations provenant de régions plus proches de l'horizon des événements que jamais auparavant.

"Le concept d'horizon des événements apparaît généralement dans la science-fiction", explique à l'AFP Sizheng Ma, auteur principal de l'étude et chercheur à l'Institut Perimeter de physique théorique au Canada.

"Mais aujourd'hui, nous sommes réellement capables de +toucher+ la région autour de cet horizon grâce aux données gravitationnelles", ajoute-t-il.

- Tourbillon -

La dernière phase de la fusion de deux trous noirs est comme une cuillère remuant l'eau dans un verre, explique Sizheng Ma.

Le tourbillon ainsi produit dans l'espace-temps crée des ondes gravitationnelles qui voyagent à la vitesse de la lumière dans toutes les directions.

Si cette "cuillère" est suffisamment proche de l'horizon des événements, "cela nous donne une chance de décoder la physique à l'oeuvre dans cette région", poursuit Sizheng Ma.

Les auteurs soulignent que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer ce que cette méthode peut révéler sur l'horizon des événements.

Mais ils ont détecté des informations sur la façon dont les trous noirs déforment l'espace autour d'eux quand ils sont en rotation, un phénomène appelé "traînée de référentiel".

A l'avenir, l'équipe de chercheurs espère détecter des signes de fluctuations quantiques.

"De cette manière, nous pourrons réellement sonder cette région proche de l'horizon pour rechercher une nouvelle physique", y compris d'éventuelles déviations par rapport à la relativité générale, s'enthousiasme Sizheng Ma.

Interrogés par l'AFP, des scientifiques n'ayant pas participé à l'étude appellent cependant à prendre ces résultats avec précaution.

Francesco Sannino, un spécialiste italien des trous noirs juge "remarquable" que les scientifiques aient pu montrer que les ondes gravitationnelles portent les "empreintes" de l'horizon des événements. Mais s'il s'agit d'une "analyse convaincante", elle doit encore être confirmée par d'autres chercheurs, tempère ce physicien théoricien.

Ces travaux sont "prometteurs", estime Maximiliano Isi, astrophysicien spécialiste des ondes gravitationnelles à Columbia (Etats-Unis). "Plus généralement, comprendre la physique des trous noirs et de leurs fusions est important, car cela pourrait éclairer la manière dont l'espace et le temps sont tissés à un niveau plus fondamental", souligne-t-il.

Sean McWilliams, astrophysicien à l'université de Virginie-Occidentale (Etats-Unis), se montre de son côté sceptique quant au fait que la fréquence des ondes gravitationnelles analysées soit réellement "déterminée" par l'horizon des événements.

Pour cette raison, "le signal observé ne nous apprend pas vraiment quoi que ce soit sur l'horizon ou sur les propriétés qui lui sont directement liées", juge-t-il.

"Il y a souvent une résistance et des critiques importantes aux premières étapes de la promotion d’un nouveau concept", a réagi Sizheng Ma, ajoutant qu'il travaillait sur un autre article pour "clarifier" de "possibles interprétations erronées".

Y.Kato--JT