Trous noirs — corps effondrés après la mort d’une étoile — se rapprochent parfois et fusionnent, émettant des ondes gravitationnelles (ondulations du tissu de l’espace-temps). Les observatoires LIGO, Virgo et KAGRA ont enregistré 259 de ces événements. Comme un archéologue qui, en fouillant les strates d’une cité antique, trouve des traces de différentes époques, les astronomes ont découvert parmi ces fusions quatre couches.
La couche la plus basse et la plus épaisse est celle des trous légers d’environ 10 masses solaires. Ils représentent environ 70 % du total. Les deux partenaires sont presque identiques et tournent en synchronisation avec leur orbite. Au-dessus, un vide où les trous se rencontrent 26 fois moins souvent que prévu. Viennent ensuite deux couches : l’une avec des paires inégales (petit trou de 10 masses, grand jusqu’à 40), l’autre avec des paires presque égales, culminant à environ 31 masses solaires. Et tout en haut, les plus lourds, à partir de 47 masses solaires et plus, avec une rotation chaotique. Ce sont des trous nés de nombreuses collisions.
Désormais, chaque sursaut enregistré devient une preuve archéologique. Les prochaines campagnes d’observation recueilleront encore plus de données — et le tableau deviendra plus détaillé.
Quatre événements prototypiques — GW170608, GW190412, GW150914 et GW170729 — avaient déjà été enregistrés dans les deux premiers catalogues d'observation. C'est seulement maintenant, avec l'accumulation des données, qu'il est devenu clair que chacun d'eux représente probablement une époque évolutive distincte.
Les fusions hiérarchiques, où les trous noirs grandissent génération après génération, rappellent les structures « hyperdimensionnelles » du roman de Greg Egan « L'Échelle de Schild », où les objets sont construits par assemblage successif dans un espace illimité.