Pendant une année entière, LIGO, Virgo et KAGRA ont écouté les frémissements de l'espace-temps. Des milliers de fusions de trous noirs et d'étoiles à neutrons ont laissé des traces nettes. Mais parmi elles se cachait un autre signal — un murmure à peine audible. C'est ainsi que les astronomes recherchent les collisions d'objets plus légers que le Soleil. L'évolution stellaire ne produit pas de trous noirs en dessous d'une certaine limite, et une étoile à neutrons d'une telle masse nécessiterait une physique exotique. En revanche, les trous noirs primordiaux, nés dans le chaudron infernal de l'Univers jeune, tombent naturellement dans cette gamme. L'idée de tels objets a été développée dès les années 1970 par Stephen Hawking.
Lors de la quatrième campagne d'observation (O4a), le tri des données a produit sept déclencheurs candidats parmi les plus « bruyants ». Aucune détection directe pour l'instant — les fausses alarmes masquent le signal. Pour aller plus loin, l'équipe de chercheurs s'est armée d'un algorithme bayésien rapide, QuickCBC. Il nettoie itérativement les données des glitches, tout en affinant les propriétés du bruit, et reconstruit les masses, les spins et les distances. Chaque déclencheur nécessitait de 32 à 512 secondes d'enregistrement — des signaux très longs pour des systèmes aussi légers.
Le résultat est impressionnant. Sur sept déclencheurs, cinq ont pu être évalués. Trois événements — du 19 juillet, 14 septembre et 14 octobre 2023 —, s'ils sont réels, contiennent un composant de masse 0,22–0,27 masse solaire. Deux autres ressemblent davantage à une fusion d'étoile à neutrons avec un trou noir. Une vérification supplémentaire sur les données des détecteurs individuels confirme l'accord. Autrement dit, trois « murmures » pointent insidieusement vers les trous noirs primordiaux.
Si au moins un candidat se confirme, ce serait la première preuve directe de l'existence des trous noirs primordiaux. Même sans découverte formelle, ces estimations ravivent les modèles qui prédisent un pic de leurs masses justement autour de la masse solaire — en raison de la transition de phase de la QCD. Le travail met également en lumière les difficultés : les signaux longs se noient dans le bruit, exigeant des méthodes de nettoyage de plus en plus sophistiquées. Les prochaines campagnes de LIGO, avec une sensibilité améliorée, fourniront plus de statistiques. Alors, une analyse bayésienne cohérente pourrait extraire des données non plus un simple murmure, mais une voix distincte venue des origines.
Le candidat le plus léger de l'échantillon a une masse d'environ 0,22 masse solaire — c'est moins que la masse de nombreuses étoiles à neutrons connues, et cela ne rentre pas dans l'astrophysique conventionnelle.
En science-fiction, les trous noirs primordiaux apparaissent souvent comme des sources d'énergie colossale ou des portails vers d'autres univers — par exemple, dans le roman de Greg Egan, « La Cité des permutants ».