Une gigantesque équipe internationale est entrée dans l’histoire en 2016 en annonçant que, pour la toute première fois, elle avait confirmé l’existence d’ondes gravitationnelles – des trous noirs. ondulations dans le tissu de l’espace-temps résultant de la collision de deux trous noirs
Aujourd’hui, l’astronomie des ondes gravitationnelles a fait un bond en avant avec la détection d’une collision entre deux trous noirs à l’aide non pas de deux détecteurs, mais de trois – améliorant considérablement la précision, par un facteur d’environ 10, avec laquelle les astronomes peuvent localiser la source des ondes.
La collision, dans une galaxie située à environ 1,8 milliard d’années-lumière de la Voie lactée, s’est produite entre deux trous noirs dont les masses sont respectivement 31 et 25 fois supérieures à celle de notre Soleil. Le trou noir unique qui a résulté de cette collision a une masse environ 53 fois supérieure à celle du Soleil.
Il s’agit de la première observation réalisée à l’aide de trois détecteurs, et de la première pour le détecteur avancé Virgo mis à jour en Italie, en collaboration avec les deux détecteurs de LIGO à Livingston, en Louisiane, et à Hanford, dans l’État de Washington, tous deux aux États-Unis.
Les premières ondulations détectées dans le tissu de l’espace-temps étaient des ondes de choc gravitationnelles dues à la collision de deux trous noirs, selon la relativité générale. C’était une affaire énorme – la confirmation de la dernière prédiction majeure d’Einstein dans sa théorie de la relativité générale
Tout comme la radiotélescopie a pu détecter des objets et des événements dans l’univers invisibles pour les télescopes optiques, l’astronomie des ondes gravitationnelles est en train de devenir un nouveau moyen de découvrir des choses dont nous ne soupçonnions même pas l’existence.
Depuis sa première annonce en 2016, LIGO a effectué deux autres détections d’ondes gravitationnelles provenant de collisions de trous noirs. Cette nouvelle annonce marque la quatrième.
Advanced Virgo a rejoint LIGO pour un cycle d’observation le 1er août, sa première observation. La détection a eu lieu le 14 août.
C’est également la première fois que les scientifiques ont pu mesurer la polarisation des ondes gravitationnelles, ou la façon dont elles déforment l’espace-temps en trois dimensions.
“À mesure que nous augmentons le nombre d’observatoires dans le réseau international d’ondes gravitationnelles, nous améliorons non seulement la localisation de la source, mais nous récupérons également des informations améliorées sur la polarisation qui fournissent de meilleures informations sur l’orientation des objets en orbite et permettent de nouveaux tests de la théorie d’Einstein”, a déclaré Fred Raab de LIGO.
Un réseau de 3 détecteurs nous permet de commencer à vérifier si la polarisation de #GW170814 correspond aux prédictions de la #GeneralRelativity. Pour l’instant, Einstein passe le test ! pic.twitter.com/9t4beLy9gE
– LIGO (@LIGO) 27 septembre 2017
Bien qu’il s’agisse d’une réalisation fantastique pour toutes les personnes concernées, les rumeurs selon lesquelles il s’agirait d’étoiles à neutrons, mais qui pourraient être un peu plus difficiles à détecter, ont circulé en août
Les étoiles à neutrons sont l’une des choses qui peuvent se produire à la fin du cycle de vie d’une étoile supermassive. Le noyau s’effondre, comprimant les protons et les électrons en neutrons et neutrinos. Les neutrinos s’échappent, mais les neutrons sont incroyablement denses dans un noyau d’un diamètre compris entre 10 et 20 kilomètres (6-12 miles).
Si ce noyau est inférieur à environ trois masses stellaires, la pression de cette densité soutient l’étoile à neutrons. Si le noyau est plus grand, il s’effondre en un trou noir.
Comme les trous noirs absorbent la lumière, ils ne peuvent pas être observés directement. Nous déduisons leur existence en nous basant sur la réaction de l’espace qui les entoure.
Les étoiles à neutrons, en revanche, sont très énergétiques et émettent d’immenses quantités de lumière. Cela signifie que si nous regardions au bon endroit au bon moment, nous pourrions obtenir de véritables preuves optiques de l’existence d’une source d’ondes gravitationnelles.
Nous pourrions en fait voir à quoi ressemble la propagation de ces ondes de choc dans l’univers.
Le plus important est qu’elles sont beaucoup plus petites que les collisions de trous noirs précédemment détectées par notre interféromètre terrestre – environ 10 à 20 % de la masse. Cela signifie qu’elles seront beaucoup, beaucoup plus difficiles à détecter.
En fait, nous devrons peut-être attendre l’arrivée de l’antenne spatiale à interféromètre laser, ou LISA, en 2034, un interféromètre spatial qui sera au moins cinq fois plus précis que LIGO, sur la base des performances de la technologie pathfinder.
En attendant, Virgo et LIGO prévoient de poursuivre leur collaboration, le prochain cycle d’observation devant commencer au troisième trimestre 2018. Et nous sommes sûrs qu’ils trouveront d’autres choses passionnantes à ce moment-là.
Vous trouverez ci-dessous notre blog en direct avec les mises à jour de l’annonce à la presse de cette découverte :
12h15 EST : Il reste 15 minutes avant le début de l’annonce ! Quelqu’un d’autre est super-excité ? Nous sommes super excités malgré le fait qu’il soit plus de 2 heures du matin ici à Sydney, en Australie. En attendant le coup d’envoi de la conférence de presse, voici un peu plus d’informations sur les raisons pour lesquelles une détection d’ondes gravitationnelles dans les étoiles à neutrons serait une si grande affaire.
Depuis sa première annonce en 2016, LIGO a effectué deux autres détections à partir de collisions de trous noirs. Puis, plus tôt cette année, LIGO et un autre détecteur d’ondes gravitationnelles, VIRGO, ont effectué des observations ensemble, permettant une triangulation plus précise du signal.
S’ils ont maintenant réussi à détecter des ondes gravitationnelles provenant d’une fusion d’étoiles à neutrons, cela signifie non seulement que nous pourrons apprendre quelque chose de nouveau sur ce type de collision cosmique, mais aussi que ce sera la toute première fois que nous détectons des ondes gravitationnelles de ce type particulier – une autre percée dans la nouvelle ère de l’astronomie des ondes gravitationnelles.
12h30 EST : L’annonce commence ! Nous regardons la webdiffusion en direct du G7 Science au centre médiatique Reggia di Venaria à Turin, en Italie.
12:32 EST : En fait, nous attendons toujours le début du livestream. Nous espérons qu’ils ne nous ont pas oubliés !
12:37 EST : Toujours pas de livestream, mais ce communiqué de presse vient d’être publié sur le site Web de LIGO.
“La collaboration scientifique LIGO et la collaboration Virgo annoncent la première détection conjointe d’ondes gravitationnelles avec les détecteurs LIGO et Virgo. Il s’agit de la quatrième détection annoncée d’un système binaire de trous noirs et du premier signal significatif d’ondes gravitationnelles enregistré par le détecteur Virgo, et cela souligne le potentiel scientifique d’un réseau de trois détecteurs d’ondes gravitationnelles.”
On ne dirait pas que nous avons des étoiles à neutrons.
12:40 EST : NOUS AVONS LE LIVESTREAM !
12:42 EST : France Córdova, directrice de la National Science Foundation, prend la parole.
12:43pm EST : L’événement est nommé GW 170814, d’après la date à laquelle il a été détecté. C’est la première détection faite à l’aide de trois détecteurs – deux de LIGO et un de Virgo.
12 h 45 EST : Jo van den Brand, porte-parole de la collaboration Virgo, prend la parole.
12:46pm EST : Le signal des ondes gravitationnelles est d’abord arrivé au détecteur LIGO de Livingston, puis six millisecondes plus tard au détecteur de Hanford, et encore six millisecondes plus tard au détecteur Virgo. L’utilisation de trois détecteurs a permis à l’équipe de recherche de localiser la source des ondes avec une plus grande précision.
Voici un aperçu des données de cette détection en trois points.
Jo van den Brand : #GW170814 voyage depuis presque 2 milliards d’années. Elle provient de la fusion de deux #BlackHoles.
– LIGO (@LIGO) 27 septembre 2017
12:50 EST : Nous écoutons maintenant Frédérique Marion, scientifique principale, Collaboration Virgo. Elle est spécialisée dans l’analyse des données.
Virgo est aligné de manière légèrement différente par rapport aux deux détecteurs LIGO. Cette différence a permis à l’équipe d’accéder à ce que l’on appelle la polarisation des ondes gravitationnelles, c’est-à-dire la distorsion de l’espace-temps dans les trois dimensions spatiales.
La polarisation de GW 170814 était cohérente avec la théorie de la relativité générale d’Einstein, et c’est la première fois que nous sommes en mesure d’en faire la confirmation.
12:55pm EST : David Shoemaker, porte-parole de la collaboration scientifique LIGO, explique maintenant comment l’utilisation de trois détecteurs permet aux scientifiques de trianguler l’emplacement de la source des ondes gravitationnelles.
12:57pm EST : Le prochain cycle d’observation commencera dans environ un an.
“L’avenir est incroyablement brillant pour Virgo, pour LIGO, pour le réseau Virgo-LIGO, pour l’astronomie des ondes gravitationnelles et pour le grand environnement astronomique que nous pouvons maintenant faire en commun avec les ondes gravitationnelles et le rayonnement électromagnétique.”
13h00 EST : Nous écoutons maintenant Giovanni Losurdo, chef du projet Advanced Virgo, collaboration Virgo.
“Comme avec Galilée, l’humanité dispose d’un nouvel instrument avec lequel elle peut regarder vers le ciel. Chaque fois que nous utilisons un nouvel instrument, il y a une nouvelle perspective de connaissance, et nous fournissons des connaissances, des connaissances qui peuvent servir d’inspiration à l’imagination et à l’intuition des jeunes, et qui peuvent faire évoluer des milliers d’esprits, et donc la science dans son ensemble.”
13 h 06 HNE : Cette image montre à quel point le simple ajout d’un détecteur supplémentaire améliore la localisation de la source des ondes gravitationnelles :
LIGO/Virgo
Les larges stries montrent la zone dans laquelle les collisions précédentes ont été localisées. La petite tache verte en bas à gauche est la source de GW 170814. Incroyable !
13 h 08 HNE : Pendant que nous attendons, voici un peu plus d’informations sur la collision réelle :
“Les ondes gravitationnelles détectées – des ondulations dans l’espace et le temps – ont été émises pendant les derniers moments de la fusion de deux trous noirs ayant des masses d’environ 31 et 25 fois la masse du soleil et situés à environ 1,8 milliard d’années-lumière.
“Le trou noir en rotation nouvellement produit a environ 53 fois la masse de notre soleil, ce qui signifie qu’environ 3 masses solaires ont été converties en énergie d’ondes gravitationnelles pendant la coalescence.”
13 h 09 EST : Le livestream s’est terminé avant que nous ayons eu la chance d’écouter l’heure des questions.
Nous devons admettre que nous sommes un peu déçus de ne pas avoir pu assister à une collision entre deux étoiles à neutrons, mais cette nouvelle reste incroyablement excitante.
Selon M. Shoemaker, grâce à la collaboration de Virgo et de LIGO, nous pourrions être en mesure d’effectuer des détections de ce type aussi souvent qu’une fois par semaine !