La fusion de trous noirs fait briller un quasar !

Laurent Sacco, Journaliste
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La fusion de trous noirs fait briller un quasar !

Suite à la détection de GW150914, la première source ayant produit une onde gravitationnelle directement mise en évidence sur Terre grâce au Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (Ligo), les astrophysiciens ont été surpris. En effet, l'analyse du signal a montré que l'onde résultait d'une fusion de deux trous noirs formant un système binaire avec, en ce qui concerne les estimations les plus probables des masses des deux trous noirs, respectivement 29 et 36 masses solaires. Or, les rares trous noirs stellaires détectés ne dépassent pas les 15 masses solaires et l'on ne comprend donc pas très bien comment ces astres compacts ont pu se former.

Pour tenter de résoudre cette énigme, les chercheurs ont proposé divers scénarios. L’un d’entre eux fait intervenir un processus dit de fusion hiérarchique dans le disque d'accrétion d'un trou noir supermassif au cœur des galaxies, plus précisément lorsque l'on est en présence d'un noyau actif de galaxies. Dans ce type de noyaux alimentés en gaz très souvent par des filaments de matière froide, comme l’avait expliqué à Futura le cosmologiste et astrophysicien Romain Teyssier, des étoiles et trous noirs vont avoir tendance à se concentrer.

Des captures de trous noirs autour d'un trou noir supermassif

En effet, dans le disque d'accrétion entourant le trou noir géant central, les forces de friction en quelque sorte causées par le gaz présent vont tendre à faire sédimenter – si l'on peut dire – les trous noirs de masses stellaires classiques. Or, des calculs menés lors de simulations montrent qu’il existe alors un anneau situé à environ 300 fois le rayon de l'horizon des événements du trou noir central, qui devient le lieu d'une accumulation des trous noirs stellaires où ils se trouvent piégés. Ils vont avoir tendance à former par capture des trous noirs binaires qui vont, à leur tour, avoir tendance à fusionner pour donner des trous noirs plus massifs qui se captureront, etc. Au final, on se trouve devant l’équivalent...

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