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 atteignent 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 le scénario 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 se déplacent lentement, donc les captures se font à faible vitesse et 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, les chances de naissance dans un amas nucléaire sont de 71 %, contre 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 révèle immédiatement que le trou noir et l'étoile à neutrons se sont rencontrés dans la promiscuité d'une mégapole stellaire.
Une seule orbite allongée lors d'une fusion gravitationnelle est une preuve irréfutable que la paire n'est pas née dans le vide, mais dans une mégapole stellaire dense.