Lorsque deux trous noirs tournent l'un autour de l'autre et fusionnent, ils envoient à travers l'Univers une ondulation : les ondes gravitationnelles. Ces ondes portent l'empreinte de la manière exacte dont les objets se sont déplacés avant la collision. La forme de cette « danse » permet de savoir à quel point les objets ressemblent à des trous noirs parfaits.
Chaque trou noir, comme une toupie, possède une masse et une vitesse de rotation. Mais il a aussi des propriétés plus subtiles : la répartition de sa matière et son « aplatissement » dû à la rotation. Ces propriétés sont appelées moments. Si l'objet est un véritable trou noir, tous ses moments sont déterminés de manière unique par sa masse et sa rotation. Si c'est autre chose, les moments peuvent différer.
Dans cette nouvelle étude, les scientifiques ont utilisé les données de l'événement récent GW241011. Ils ont comparé le comportement des deux objets en fusion avec ce que prédit la théorie pour les trous noirs. Ils se sont particulièrement intéressés à deux moments : le moment quadrupolaire et le moment octupolaire. Le premier est lié à l'aplatissement, le second à une asymétrie plus fine.
Aucune déviation n'a été trouvée. Cela signifie que les objets se sont comportés comme de véritables trous noirs. Et pour la première fois, ils ont réussi à contraindre le moment octupolaire – personne ne l'avait jamais mesuré auparavant. Nous disposons désormais d'un outil supplémentaire pour vérifier si nous voyons réellement des trous noirs, et non quelque chose d'exotique.
Les ondes gravitationnelles issues de la fusion de trous noirs sont si faibles que les détecteurs LIGO et Virgo captent des oscillations des milliers de fois plus petites que la taille d'un proton.
Dans le film « Interstellar », le trou noir Gargantua est représenté avec une grande précision scientifique : son apparence a été calculée à partir d'équations similaires à celles vérifiées dans cette étude.