GW231123

GW231123
Représentation de GW231123 et de la reconstruction du signal
Détection
Date de détection	23 novembre 2023
Publication des résultats	10 juillet 2025
Détecté par	LIGO
Données
Source	Coalescence de trou noir binaire
Masse principale ${\displaystyle m_{1}}$	137+22 −17 M☉
Masse secondaire ${\displaystyle m_{2}}$	103+20 −52 M☉
Masse totale ${\displaystyle M}$	238+28 −49 M☉
Spin principal ${\displaystyle \chi _{1}}$	0,90+0,10 −0,19
Spin secondaire ${\displaystyle \chi _{2}}$	0,80+0,20 −0,51
Spin effectif ${\displaystyle \chi _{\mathrm {eff} }}$	0,31+0,24 −0,39
Durée du signal	0,1 s
Décalage vers le rouge (z)	0,39+0,27 −0,24
Distance de luminosité	2 200+1 900 −1 500 Mpc
Rapport signal sur bruit	22.6

GW231123 (ou GW231123_135430) désigne un signal d'ondes gravitationnelles observé par les deux détecteurs LIGO le 23 novembre 2023. Il s'agit de la fusion de trous noirs la plus massive observée jusqu'ici (septembre 2025), battant le record de GW190521^{[1],[2],[3],[4]}.

Le signal est issu de la fusion de deux trous noirs de haute masse, le plus massif ayant une masse de 137+22
−17 M_☉ et le moins massif de 103+20
−52 M_☉. Les deux trous noirs présentent également un spin élevé, autour de 0.9 et 0.8 respectivement. Ces spins sont désalignés, induisant un phénomène de précession^[1].

Le système est situé à 2,2+1,9
−1,5 Gpc de la Terre, correspondant à un décalage vers le rouge de 0,39+0,27
−0,24^[1].

GW231123 a été détecté par les deux détecteurs LIGO, les seuls en observation au cours de cette période. Il a été identifié par la chaîne d'analyse PyCBC (destinée à la recherche de coalescences d'objets compacts) avec une latence de 25 s, puis par la chaîne d'analyse plus généraliste cWB^[5]. Il a été également retrouvé par les chaînes d'analyse GstLAL et MBTA lors de l'analyse hors-ligne des données. Son rapport signal sur bruit est autour de 22.6^[1].

GW231123 revêt un intérêt scientifique particulier en raison des masses élevées de ses composantes. En particulier, les deux trous noirs pourraient se situer dans la région entre 60 et 130 M_☉, où l'on pense que le mécanisme de formation habituel via une supernova n'est pas possible. En effet, les étoiles qui seraient suffisamment massives pour produire des trous noirs d'une telle masse termineraient leur vie par une supernova par production de paires, qui désintègre totalement l'astre sans laisser de rémanent. Au-delà d'une certaine masse, la réaction de photodésintégration rend à nouveau la formation d'un trou noir possible^[6],[7]. La détection d'objets dans cette région de masse pose donc la question de leur possible origine, bien qu'il soit également possible que les deux objets soit en dehors de cette région (ce qui placerait le trou noir le plus massif dans la région supérieure) ; la probabilité de cette deuxième option est estimée à 14%^[1]. D'autres analyses estiment notamment que la distribution des masses observées via les ondes gravitationnelles (incluant GW231123) soutient l'existence de ce « mass-gap »^[8].

Les spins élevés des deux trous noirs suggère une possibilité différente, celle d'une fusion « hiérarchique », où l'un des trous noirs (ou les deux) serait issu d'une fusion précédente de deux trous noirs. Dans le cadre de cette hypothèse, on estime les masses des progéniteurs du trou noir le plus massif à 109+26
−32 M_☉ et 35+35
−19 M_☉, ainsi que 78+28
−39 M_☉ et 22+31
−15 M_☉ pour le trou noir moins massif. On notera que la masse d'un des progéniteurs se situe à nouveau dans le mass-gap, posant à nouveau la question de sa formation^[1].

D'autres processus plus marginaux peuvent également conduire à la formation de trous noirs avec une masse aussi élevée, incluant la collision de deux étoiles ou des conditions particulières pour les étoiles massives^[1].

• Portail de l’astronomie
• Portail de la cosmologie