GW200115 est un événement d’ondes gravitationnelles détecté le 15 janvier 2020, dix jours après GW200105, par les détecteurs LIGO et Virgo. Il résulte de la fusion d’un trou noir d’environ 5,7 masses solaires avec une étoile à neutrons d’environ 1,5 masse solaire. Ensemble, GW200105 et GW200115 constituent la première détection confirmée de fusions entre trous noirs et étoiles à neutrons — une découverte majeure annoncée en juin 2021.
Description
GW200115 présente un rapport de masse entre le trou noir et l’étoile à neutrons d’environ 3,8 — plus faible que pour GW200105. Cette configuration est légèrement plus favorable à une disruption partielle de l’étoile à neutrons par les forces de marée du trou noir, même si les modèles théoriques suggèrent que la disruption complète reste peu probable pour ce rapport de masse.
Le signal gravitationnel de GW200115 a été capté simultanément par LIGO Livingston, LIGO Hanford et Virgo, permettant une meilleure localisation du signal dans le ciel que pour GW200105. La région de localisation à 90% de probabilité couvre néanmoins plusieurs centaines de degrés carrés, rendant la recherche de contrepartie électromagnétique extrêmement difficile.
La forme du signal gravitationnel — sa montée en fréquence caractéristique avant la coalescence, suivie d’une extinction abrupte — est parfaitement cohérente avec les prédictions de la relativité générale pour ce type de système binaire, validant encore une fois la théorie d’Einstein dans des conditions extrêmes.
Observation
Comme pour GW200105, aucune contrepartie électromagnétique n’a été confirmée :
- En rayons gamma : aucun sursaut gamma significatif associé
- En optique et infrarouge : aucune kilonova identifiée malgré des recherches étendues
- En radio : pas de signal associé détecté
L’absence de contrepartie reste cohérente avec un scénario d’avalement direct de l’étoile à neutrons sans éjection significative de matière.
Particularités
GW200115 se distingue par le spin du trou noir impliqué : les analyses montrent une composante de spin dans le plan orbital, ce qui pourrait indiquer une histoire de formation complexe du système binaire — par exemple via des captures dynamiques dans un amas d’étoiles dense plutôt que via une évolution isolée d’une étoile binaire.
La comparaison entre GW200105 et GW200115, détectés à dix jours d’intervalle, illustre la diversité des systèmes binaires mixtes dans l’univers. Les deux événements ont des masses de trou noir différentes (8,9 et 5,7 masses solaires) et se situent à des distances différentes, suggérant une population variée de ces systèmes plutôt qu’un type uniforme.
Ces deux détections simultanées ont été décisives pour établir statistiquement l’existence des fusions trou noir — étoile à neutrons. Un seul événement aurait pu être contesté ; deux événements similaires en dix jours constituent une confirmation solide de cette classe de sources gravitationnelles.