Un signal d’onde gravitationnelle nommé GW190521, détecté le 21 mai 2019, a été causé par la collision de deux trous noirs. Ces trous noirs avaient des masses équivalant respectivement à 66 et 85 fois celle du Soleil, fusionnant pour former un trou noir final d’une masse de 142 masses solaires. Cet événement a été enregistré par la collaboration LIGO-Virgo, un réseau d’observatoires conçu pour détecter les ondulations dans l’espace-temps provoquées par des phénomènes cosmiques violents. Le signal n’a duré qu’une fraction de seconde, ce qui a d’abord conduit les scientifiques à douter de son authenticité, mais une analyse plus approfondie a confirmé qu’il s’agissait bien d’un événement astronomique réel. Le trou noir d’une masse de 85 masses solaires se situe dans une plage connue sous le nom d’intervalle d’instabilité de paire (entre 65 et 120 masses solaires). Selon les théories actuelles, les étoiles de cette catégorie ne devraient pas s’effondrer en trous noirs, mais plutôt subir une explosion puissante empêchant la formation d’un objet compact. La découverte d’un tel trou noir remet en question les modèles existants d’évolution stellaire et soulève des questions sur la manière dont ces objets massifs se forment. Le trou noir final, d’une masse de 142 masses solaires, est classé comme un trou noir de masse intermédiaire. Ces objets sont bien plus massifs que les trous noirs stellaires typiques, mais bien moins que les trous noirs supermassifs situés au centre des galaxies. Jusqu’à cette découverte, les trous noirs de masse intermédiaire n’avaient été observés qu’à l’aide de méthodes électromagnétiques, comme la lumière ou les ondes radio. Leur détection par le biais des ondes gravitationnelles marque une étape majeure en astrophysique, comblant une lacune dans notre compréhension des populations de trous noirs. Cette découverte, publiée dans les revues Physical Review Letters et Astrophysical Journal Letters, a suscité un nouvel intérêt pour les processus menant à la formation des trous noirs dans des plages de masse auparavant jugées impossibles. Les scientifiques explorent désormais diverses hypothèses, notamment la possibilité que le trou noir de 85 masses solaires se soit formé à partir de la fusion de trous noirs plus petits ou qu’il provienne de trous noirs primordiaux – des objets qui auraient pu se former dans l’univers primordial. Cette découverte met en lumière la nécessité de poursuivre les recherches sur les origines de ces énigmatiques entités cosmiques.