Deux équipes de constructeurs de ponts travaillaient sur des rives opposées d'un gouffre. Les unes jetaient une passerelle depuis le côté des masses légères, où les signaux s'étirent pendant des heures, comme un grondement lent. Les autres bâtissaient depuis le bord opposé, où les paires lourdes basculent vers la fusion en quelques secondes, tel un éboulement. Entre les deux béait un vide : les masses de chirp de 0,01 à 0,1 masse solaire. Là, le signal dure de quelques minutes à quelques heures, et sa fréquence varie trop vite pour être captée par les méthodes anciennes. Dans ce travail, un pont est lancé à travers le gouffre.
Le pont a été construit à partir des données LIGO des sessions O4a et O4b. Au lieu de balayer des milliards de gabarits, comme le fait le filtrage adapté, les auteurs ont appliqué la méthode BinaryGFH-v2. Celle-ci travaille sur des cartes de pics : des représentations temps-fréquence où l'on sélectionne les maxima locaux de puissance. Pour chaque hypothèse sur la masse et la fréquence initiale, la méthode transforme une trace étalée en une seule ligne. Cette approche exige des centaines de fois moins de calculs que les recherches semi-cohérentes antérieures, et des dizaines de milliers de fois moins que le filtrage adapté.
Sur le pont, aucun voyageur ne s'est présenté. Après la mise en correspondance des candidats entre les détecteurs de Hanford et de Livingston, il restait environ 158 870 événements en O4a et 139 260 en O4b. Après le seuil de significativité, un seul candidat a survécu en O4b, et trois avec un critère légèrement plus souple. Tous ont été rejetés : leurs traces temps-fréquence croisaient des raies et des peignes instrumentaux connus, c'est-à-dire du bruit des détecteurs eux-mêmes, et non des signaux cosmiques.
L'absence d'événements est devenue un résultat en soi. Nous disposons désormais de limites supérieures sur le taux de fusion dans cette gamme de masses, avec un degré de confiance de 90 %. Ces limites relient les contraintes issues des recherches de longue durée sur les masses planétaires et celles du filtrage adapté pour les masses plus élevées. En supposant que les trous noirs primordiaux forment des binaires dans l'Univers primordial sans suppression des fusions, on obtient les premières contraintes issues des ondes gravitationnelles sur leur fraction dans la matière noire : fPBH < 1 pour des masses égales et pour des systèmes asymétriques dont la masse secondaire va de 0,0003 à 0,01 masse solaire, avec une masse primaire de 2,5 masses solaires.
Le pont tient debout. On peut désormais y circuler dans les deux sens : tester les modèles de formation des trous noirs primordiaux et planifier de futures recherches sur des détecteurs plus sensibles. Le gouffre ne sépare plus les deux rives.
La masse de chirp est une combinaison des masses des deux composantes d'un système binaire, qui détermine le rythme de variation de la fréquence de l'onde gravitationnelle. Pour un système de deux objets de 0,05 masse solaire chacun, le signal durerait environ 20 minutes dans le détecteur LIGO, faisant varier la fréquence de 169 à 71 Hz.
L'idée de trous noirs primordiaux constituant la matière noire est exploitée dans le roman de Greg Egan « L'Échelle de Schild », où des objets compacts exotiques influencent la structure de l'espace. La recherche d'objets subsolaires invisibles fait écho à l'intrigue du film « Interstellar », où les trous noirs jouent un rôle clé dans le destin de l'humanité.