Comment une orbite allongée révèle le lieu de naissance d'une paire stellaire ✎ express
Lorsqu'une étoile à neutrons et un trou noir fusionnent, ils émettent des ondes gravitationnelles — des ondulations de l'espace-temps qui parviennent jusqu'à la Terre. Ces ondulations portent l'empreinte de leur dernière danse : l'orbite précédant la collision est souvent allongée, comme une ellipse. Tels des enquêteurs, les astronomes étudient cette « trace » pour reconstituer la scène de l'accident.
Le degré d'allongement est directement lié à la vitesse relative des corps. Dans les « quartiers résidentiels » stellaires — les amas globulaires — les étoiles errent lentement, si bien que les captures se produisent à faible vitesse et que l'orbite reste presque circulaire. Dans les centres galactiques (amas nucléaires), tout file à une vitesse vertigineuse : les fusions y sont rapides et les orbites fortement allongées. Ainsi, grâce à la forme de l'orbite, les scientifiques déterminent où vivait la paire.
Pour la fusion GW200105, la probabilité de naissance dans un amas nucléaire est de 71 %, contre seulement 29 % dans un amas globulaire. Fait étonnant : les paires formées en isolement ont presque toujours des orbites circulaires — des milliards d'années les transforment en cercles parfaits. Par conséquent, tout allongement trahit immédiatement que le trou noir et l'étoile à neutrons se sont rencontrés dans la promiscuité d'une mégapole stellaire.
Même une seule orbite allongée d'une fusion gravitationnelle est une preuve irréfutable que la paire n'est pas née dans le vide, mais dans une mégapole stellaire dense.