Les trous noirs en zoom peuvent atteindre environ 10 % de la vitesse de la lumière, selon les scientifiques : ScienceAlert

Les trous noirs pourraient être en train de zoomer à travers l’Univers à des vitesses étonnantes d’un peu moins de 10% de la vitesse de la lumière.

Sur la base de simulations de collisions entre ces objets extrêmes, c’est la vitesse maximale que les trous noirs peuvent atteindre suite à une collision énergétique.

C’est bien plus rapide que calculs précédentssuggérant que, bien que nous ayons encore beaucoup à apprendre sur la façon dont les trous noirs entrent en collision, nous nous rapprochons de la compréhension de ces événements violents et de leurs conséquences.

“Nous avons pu fournir une estimation précise du recul ultime, produit de la collision à haute énergie de deux trous noirs”, écrivent les chercheurs James Healy et Carlos Lousto de l’Institut de technologie de Rochester.

“L’extrapolation aux spins extrêmes nous a conduits à estimer la valeur de 28 562 ± 342 kilomètres par seconde pour le recul ultime, plaçant ainsi une limite inférieure à 10% de la vitesse de la lumière.”

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Lorsque deux trous noirs fusionnent, le produit final ne finit pas nécessairement par occuper la position orbitale galactique d’origine en tant que binaire. La collision, selon son énergie, peut produire un recul qui “déclenche” le trou noir final – le produit des deux originaux – sur une nouvelle trajectoire et vitesse.

Cela se produit lorsque l’énergie gravitationnelle est inégalement répartie, avec plus d’émissions dans une direction – le résultat de masses inégales, ou de spins, ou les deux, dans la paire de trous noirs avant la fusion.

Les estimations précédentes placent la vitesse maximale qui pourrait être atteinte à partir de cet effet à environ 5 000 kilomètres (3 107 milles) par seconde par rapport à son point d’origine.

À ce jour, un trou noir à grande vitesse a été détecté et les scientifiques pensent qu’il était le produit d’un coup de pied de recul. Il voyage à peu près 1 542 kilomètres par seconde. Mais définir les limites du processus peut aider les astronomes à déterminer la fréquence à laquelle cela se produit.

Ce sont des informations cruciales pour la science des trous noirs. Par exemple, nous avons détecté des trous noirs plus massifs que la théorie ne le suggère.

Un nombre élevé de trous noirs se déplaçant rapidement après avoir été rencontrés lors d’une collision pourrait l’expliquer. Plus de trous noirs se déplaçant augmentent les risques de collisions, ce qui pourrait produire des trous noirs plus massifs que le limite de masse d’effondrement du cœur.

Healy et Lousto ont utilisé un supercalculateur pour effectuer 1 381 simulations numériques complètes de collisions entre deux trous noirs de masse égale avec des spins opposés pointant le long de leur plan orbital.

C’est ainsi qu’ils ont atteint leur vitesse maximale : 28 562 kilomètres (17 748 miles) par seconde. C’est plus de 100 millions de kilomètres par heure. La vitesse d’échappement d’un objet traversant la Voie lactée à partir du voisinage solaire est 497 kilomètres par seconde.

L’objet le plus rapide jamais construit par l’homme est la sonde solaire Parker, qui a atteint 163 kilomètres par seconde en 2021.

Alors des trous noirs dans des conditions de collision optimales ? Assez rapide. Heureusement, il est peu probable que le scénario exact utilisé par les chercheurs se produise ; mais découvrir des limites extrêmes définit le domaine des études futures.

C’est un peu réconfortant de savoir, en fait. Une étude réalisée il y a quelques années a révélé qu’il pouvait y avoir des centaines de trous noirs provoqués par un coup de pied de recul zoomant autour de la Voie lactée alors même que vous lisiez ces mots.

S’ils voyagent un peu plus lentement, la notion semble un peu moins intimidante (même s’ils ne risquent pas de nous frapper de toute façon).

Healy et Lousto ont également noté que la rotation et l’orientation des trous noirs dans leur simulation étaient essentielles à la vitesse de frappe résultante. Ils prévoient d’explorer le rôle du spin plus en détail dans un futur article.

La recherche a été publiée dans Lettres d’examen physique.