Les scientifiques ont annoncé que le signal d'onde gravitationnelle GW250114, détecté le 14 janvier 2025, représente l'observation la plus claire de trous noirs en collision jamais enregistrée, fournissant une confirmation sans précédent de la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein. Les résultats, publiés dans Physical Review Letters le 29 janvier 2026, marquent une étape majeure dans l'astronomie des ondes gravitationnelles alors que les chercheurs ont extrait pour la première fois plusieurs tons vibratoires de la collision cosmique avec une grande confiance.
Le signal a atteint un rapport signal sur bruit remarquable d'environ 77 à 80, dépassant largement le précédent record de 42 établi par l'onde gravitationnelle GW230814. L'événement impliquait deux trous noirs situés à environ 1,3 milliard d'années-lumière de la Terre, chacun ayant une masse comprise entre 30 et 40 fois celle de notre Soleil. La collision et la fusion subséquente ont produit des ondulations dans l'espace-temps qui ont voyagé à travers l'univers avant d'atteindre les détecteurs de l'Observatoire d'ondes gravitationnelles par interférométrie laser aux États-Unis.
Pour la première fois, les chercheurs ont pu identifier avec confiance deux modes d'ondes gravitationnelles distincts pendant la phase de ringdown, le moment où le trou noir nouvellement formé se stabilise dans son état final. Ces modes fonctionnent de manière similaire aux sons caractéristiques qu'une cloche produit lorsqu'elle est frappée, avec des fréquences quelque peu similaires mais des taux de décroissance différents. L'équipe a également posé des limites sur un troisième ton vibratoire. Selon le physicien Keefe Mitman, mesurer un seul ton permet aux scientifiques de calculer la masse et le spin du trou noir final, tandis que détecter deux tons ou plus permet d'effectuer plusieurs vérifications indépendantes.
La découverte fournit une confirmation expérimentale du théorème de l'aire de Stephen Hawking de 1971, qui stipule que l'horizon des événements d'un trou noir ne peut jamais diminuer en taille. L'analyse a identifié le premier overtone de la solution de Kerr pour un trou noir en rotation avec un niveau de signification statistique de 4,1 sigma. La recherche a été menée par la Collaboration Scientifique LIGO en partenariat avec la Collaboration Virgo en Italie et la Collaboration KAGRA au Japon, représentant un effort international coordonné pour sonder la nature fondamentale de la gravité.
Bien que le signal GW250114 se comporte exactement comme la relativité générale le prédit, les chercheurs pensent que les futures observations d'ondes gravitationnelles pourraient révéler des écarts qui pourraient offrir des indices sur des mystères de longue date en physique. La relativité générale ne peut pas expliquer des phénomènes tels que l'énergie noire et la matière noire, et la théorie échoue lorsque les scientifiques tentent de la réconcilier avec la mécanique quantique. Les physiciens espèrent que des mesures d'ondes gravitationnelles plus précises révéleront éventuellement des signatures de gravité quantique, comblant potentiellement le fossé entre la description classique d'Einstein de l'espace-temps et le monde quantique qui gouverne les particules subatomiques.
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