Les trous noirs binaires de l'univers sont déjà suffisamment étonnants, mais les chercheurs de l'observatoire astronomique de Shanghai (Shao) de l'Académie chinoise des sciences ont fait une découverte révolutionnaire que ces trous noirs binaires peuvent ne pas être des « vagabonds solitaires » après tout.
Une équipe de recherche dirigée par le Dr Han Wenbiao à Shao a trouvé des preuves convaincantes qu'une récente fusion de trou noir binaire, connu sous le nom de GW190814, s'est probablement produit dans le champ gravitationnel d'un troisième objet compact, peut-être un trou noir supermassif.
Cette découverte, publiée le 21 juillet dans Les lettres de journal astrrophysiquefournit de nouveaux indices pour démêler le mystère de la formation de trous noirs binaires.
Depuis la première détection d'ondes gravitationnelles en 2015, la collaboration Ligo-Virgo-Kagra a observé plus de 100 événements d'ondes gravitationnelles, dont la plupart proviennent de fusions de trou noir binaire. Ces événements ont fourni des données critiques pour comprendre la physique des fusions de trou noir binaire, mais les mécanismes de leur formation et de leur évolution restent flous.
Dr Han’L'équipe S avait précédemment proposé le modèle « B-EMRI », dans lequel un trou noir supermassif capture un trou noir binaire, créant un système triple hiérarchique. Les trous noirs binaires « dansent » autour du trou noir supermassif, émettant des vagues gravitationnelles à travers plusieurs bandes de fréquences. Ce système a été inclus plus tard dans la Lisa’S PATAIN SUR LA SORTE ET LISTÉE COMME SOURCE UNIQUE POUR LA CHINE’S Projets de détection d'ondes gravitationnels d'origine spatiale. Depuis lors, l'équipe a recherché des preuves de fusions de trou noir binaire près des trous noirs supermassifs dans les données ligo-virgo.
Grâce à leur analyse, l'équipe s'est concentrée sur l'événement à vagues gravitationnelles GW190814. Le co-auteur, le Dr Yang Shucheng, a expliqué que ses composantes binaires présentent un rapport de masse inhabituel de près de 10: 1. Un tel appariement extrême suggère qu'ils ont peut-être fait partie d'un système triple avec un trou noir supermassif, progressivement rapproché par des interactions gravitationnelles. Alternativement, ils auraient pu se former dans le disque d'accrétion d'un noyau galactique actif, poussé ensemble par l'influence gravitationnelle des objets compacts environnants avant la fusion.
Les chercheurs ont observé que si un trou noir binaire se fusionne près d'un troisième objet compact, le mouvement orbital autour du troisième objet produirait une accélération de la ligne de vision – une accélération le long de l'observateur’S Line de vue. Cette accélération modifierait la fréquence des ondes gravitationnelles à travers l'effet Doppler, laissant une « empreinte digitale » distincte dans le signal.
Pour détecter cette signature, ils ont développé un modèle de forme d'onde gravitationnel incorporant une accélération de la ligne de vision et une inférence bayésienne appliquée pour analyser plusieurs événements de trous noirs binaires élevés élevés. Les résultats ont montré que pour GW190814, le modèle avec une accélération de la ligne de vision a considérablement surpassé le modèle traditionnel « Binary Black Hole » traditionnel.
L'accélération de la ligne de vision a été estimée à environ 0,002 CS-1 (Niveau de confiance à 90%, où « C » est la vitesse de la lumière), avec un facteur bayésien (une mesure de la crédibilité du modèle) de 58: 1, soutenant fortement la conclusion que l'accélération de la ligne de vision était présente.
« Il s'agit de la première découverte internationale de preuves claires d'un troisième objet compact dans un événement de fusion de trou noir binaire », a déclaré le Dr Han. « Il révèle que les trous noirs binaires de GW190814 ne se sont peut-être pas formés isolément mais faisaient partie d'un système gravitationnel plus complexe, offrant des informations importantes sur les voies de formation des trous noirs binaires. »
Avec la prochaine génération de détecteurs d'ondes gravitationnels au sol (par exemple, télescope Einstein, explorateur cosmique) et des détecteurs spatiaux (par exemple, Lisa, Taiji, Tianqin) en ligne, les scientifiques pourront capturer des variations subtiles des signaux d'ondes gravitationnelles avec une précision encore plus grande. Les observations futures pourraient révéler plus d'événements comme GW190814, aidant l'humanité à mieux comprendre la formation et l'évolution des trous noirs binaires.
