Deux boules massives tournent non pas sur un cercle régulier, mais sur un ovale très aplati, tantôt se rapprochant, tantôt s'éloignant. C'est à peu près ainsi que se comportent les paires de trous noirs sur des orbites allongées. Contrairement aux paires tranquilles qui se rapprochent progressivement et finissent par fusionner, ces danseurs gardent la mémoire de leur jeunesse turbulente : celle où ils ont été éjectés d'amas stellaires ou contraints à tournoyer par des voisins proches.

Les astrophysiciens ont construit un modèle informatique pour comprendre combien de ces paires pourraient être entendues grâce au futur détecteur spatial d'ondes gravitationnelles LISA. Le modèle a pris en compte trois sources principales. La première : les paires éjectées des amas globulaires denses. La deuxième : les paires dont l'orbite a été excitée par des étoiles en passage dans le disque galactique. La troisième : les paires dont les orbites se sont allongées sous l'effet d'un troisième corps lointain (effet Kozai-Lidov). Il s'avère que dans la Voie lactée, sur dix ans d'observations, on pourrait repérer environ trois douzaines de ces objets. Au-delà de notre Galaxie, dans d'autres galaxies, on en compte des centaines, mais seulement si le signal est très faible. Avec des critères de sélection stricts, il n'en reste que quelques-unes.

Le plus intrigant, c'est que ces « accords » peuvent tromper le détecteur. Si l'on analyse le signal en le supposant simple et circulaire, on peut se tromper lourdement sur l'estimation de la masse de la paire. C'est pourquoi les auteurs de l'étude ont développé un outil spécial, LEAP, qui aide à décoder correctement ces signaux complexes. Ils ont également vérifié que les formules modernes de la physique newtonienne avec les corrections d'Einstein décrivent de manière fiable ces orbites pour des trous noirs de masse stellaire. Nous sommes donc prêts pour les découvertes futures.

Ainsi, les orbites allongées ne sont pas une simple curiosité cosmique, mais un phénomène répandu qui deviendra l'une des cibles principales des observatoires d'ondes gravitationnelles de nouvelle génération. Et lorsque le détecteur LISA commencera à fonctionner, il écoutera non seulement le bourdonnement régulier des paires circulaires, mais aussi les accords complexes de ces « ovales aplatis » par lesquels notre récit a commencé.