Les astronomes ont récemment confirmé l’existence de trous noirs « en fuite », des objets supermassifs éjectés des galaxies à des vitesses extrêmes, refaçonnant notre compréhension de l’univers. Alors que l’idée semblait autrefois farfelue, l’accumulation de preuves issues des observations d’ondes gravitationnelles et de l’imagerie télescopique directe conforte désormais la réalité de ces projectiles interstellaires.
La base théorique : les trous noirs en rotation et la libération d’énergie
Le concept trouve son origine dans les travaux théoriques des années 1960, notamment dans les solutions des équations de la relativité générale d’Einstein par le mathématicien Roy Kerr. Les travaux de Kerr ont révélé que les trous noirs en rotation peuvent stocker de grandes quantités d’énergie de rotation – jusqu’à 29 % de leur masse totale. Le physicien Roger Penrose a montré plus tard que cette énergie peut être libérée, ce qui signifie que des trous noirs en collision peuvent agir comme une fusée, éjectant les restes fusionnés à des vitesses incroyables.
Les simulations sur ordinateur ont confirmé que lorsque deux trous noirs en rotation entrent en collision avec des axes mal alignés, les ondes gravitationnelles qui en résultent sont émises de manière inégale, propulsant le trou noir final à des vitesses atteignant des milliers de kilomètres par seconde. Ce n’est pas seulement de la théorie ; les observations de LIGO et Virgo ont détecté des « ringdowns » – les vibrations caractéristiques des trous noirs nouvellement formés – confirmant leurs vitesses de rotation élevées et leur potentiel pour de tels coups de pied.
Preuves des ondes gravitationnelles et des observations télescopiques
Au départ, les trous noirs incontrôlables étaient purement théoriques. Cependant, les observatoires d’ondes gravitationnelles ont commencé à détecter les signatures de trous noirs en collision en 2015, révélant des paires avec des spins orientés de manière aléatoire et une énergie de rotation substantielle. Cela suggère la possibilité d’éjections à grande vitesse.
La percée est venue d’observations directes. Les trous noirs en fuite perturbent les étoiles et le gaz lors de leur voyage à travers les galaxies, laissant derrière eux des « traînées » d’étoiles nouvellement formées. Les images du télescope spatial James Webb ont révélé des traînées d’étoiles étonnamment droites au sein de galaxies lointaines, correspondant aux traînées prédites du passage des trous noirs.
Une étude, dirigée par Pieter van Dokkum, a documenté une traînée de condensation longue de 200 000 années-lumière dans une galaxie lointaine, ce qui correspond à un trou noir de 10 millions de masse solaire se déplaçant à près de 1 000 km/s. Une autre découverte dans la galaxie NGC3627 suggère un trou noir de 2 millions de masse solaire se déplaçant à 300 km/s, traçant une traînée de 25 000 années-lumière.
Implications et considérations futures
La confirmation de l’emballement des trous noirs ajoute une nouvelle couche de complexité à notre compréhension cosmique. Bien que la probabilité qu’une personne pénètre dans notre système solaire soit extrêmement faible, leur existence signifie que les galaxies ne sont pas des structures statiques ; ils peuvent être modifiés dynamiquement par ces intrus à grande vitesse.
Des trous noirs plus petits, propulsés par des mécanismes similaires, peuvent également voyager entre les galaxies, contribuant ainsi à l’évolution continue de l’univers. La découverte de ces phénomènes souligne que l’univers est bien plus dynamique et violent qu’on ne l’imaginait auparavant.
L’existence de trous noirs incontrôlables témoigne de la nature imprévisible des événements cosmiques extrêmes, rendant l’histoire de notre univers plus riche et plus passionnante.
