En février 2016, les scientifiques de l’Observatoire d’ondes gravitationnelles à interféromètre laser (LIGO) ont annoncé la toute première détection d’ondes gravitationnelles (OG).
Depuis, de multiples événements ont été détectés, permettant de mieux comprendre un phénomène cosmique prédit il y a plus d’un siècle par la théorie de la relativité générale d’Einstein.
Il y a un peu plus d’un an, LIGO a été mis hors service afin que des améliorations puissent être apportées à ses instruments, ce qui permettrait d’effectuer des détections “chaque semaine ou même plus souvent”
Après avoir terminé les mises à niveau sur les événements d’ondes gravitationnelles en l’espace de deux semaines. Le 1er avril, l’observatoire a été remis en ligne et s’est comporté comme prévu, détectant deux ondes gravitationnelles probables
LIGO a annoncé le premier des deux nouveaux événements d’ondes gravitationnelles le 8 avril, qui a été suivi d’une deuxième annonce le 12 avril.
Les signaux ont été détectés grâce à la collaboration de trois installations entre LIGO et les trous noirs en fusion. L’observatoire Virgo en Italie, et l’on pense que les deux signaux sont le résultat d’une paire de trous noirs
Grâce aux améliorations apportées à LIGO et à Virgo, cette collaboration scientifique a pu augmenter la sensibilité de ses instruments d’environ 40 %.
Pour leur troisième cycle d’observation (baptisé O3), la communauté astronomique a également bénéficié d’un nouveau système d’alerte publique. L’équipe LIGO envoie des alertes dès que des détections sont effectuées, afin que les observatoires du monde entier puissent diriger leurs télescopes vers la source.
En observant la source dans différentes longueurs d’onde (optique, rayons X, ultraviolets, radio, etc.), les scientifiques espèrent en apprendre davantage sur les causes des événements GW et sur la dynamique qui les sous-tend.
Pour ces dernières détections, une équipe de scientifiques de la Penn State University – dirigée par Chad Hanna, professeur associé de physique, d’astronomie et d’astrophysique – a joué un rôle essentiel.
Comme l’explique Cody Messick, étudiant diplômé en physique à Penn State et membre de l’équipe LIGO :
“Penn State fait partie d’une petite équipe de scientifiques de LIGO qui analysent les données presque en temps réel. Nous comparons constamment les données à des centaines de milliers de différentes ondes gravitationnelles possibles et nous téléchargeons les candidats significatifs dans une base de données dès que possible. Bien que plusieurs équipes différentes effectuent des analyses similaires, l’analyse effectuée par l’équipe de Penn State a permis de télécharger les candidats qui ont été rendus publics pour ces deux détections.”
Au cours des neuf derniers mois, Messick a été chargé de veiller à ce que les candidats GW nouvellement téléchargés contiennent des informations provenant de tous les détecteurs en fonctionnement au moment de la détection. Cela aide les astronomes à localiser les signaux en réduisant la zone du ciel d’où le signal est censé provenir.
Les alertes publiques de LIGO comprennent également une carte du ciel qui indique l’emplacement possible de la source dans le ciel, l’heure de l’événement et le type d’événement dont il s’agit.
LIGO a également déclaré qu’à l’avenir, les annonces d’événements candidats seront suivies d’informations plus détaillées, une fois qu’ils auront eu l’occasion de les examiner et de les étudier correctement.
Comme l’a déclaré Ryan Magee, étudiant diplômé en physique à Penn State et membre de l’équipe LIGO :
“Il s’agit de détections en temps quasi réel d’ondes gravitationnelles produites par deux trous noirs probables entrant en collision. Nous avons détecté le premier signal environ 20 secondes après son arrivée sur terre. Nous pouvons configurer des alertes automatiques pour recevoir des appels téléphoniques et des SMS lorsqu’un candidat important est identifié. Au début, j’ai cru recevoir un appel de spam !”
Jusqu’à présent, les astronomes ont déduit que les événements GW peuvent être le résultat de fusions binaires de trous noirs, d’une fusion entre un trou noir et une étoile à neutrons, ou d’une fusion binaire d’étoiles à neutrons. Chacun de ces événements produit des ondes gravitationnelles dont les signaux sont très différents, ce qui permet aux astronomes d’en déterminer la cause.
Dans ce cas, on pense que les événements sont le résultat de fusions de trous noirs binaires, ce qui sera vérifié par des observations de suivi dans les semaines et les mois à venir.
Surabhi Sachdev, chercheur postdoctoral Eberly en physique à Penn State et membre de l’équipe LIGO, a expliqué l’importance de ces derniers événements :
“C’est la première observation LIGO qui a été rendue publique immédiatement et de manière automatisée. C’est la nouvelle politique de LIGO à partir de ce cycle d’observation. Les événements sont rendus publics instantanément et automatiquement. Après vérification humaine, une confirmation ou une rétractation est émise en quelques heures.”
Grâce à la sensibilité accrue de leurs détecteurs, l’équipe de LIGO espère non seulement faire plus de détections, mais aussi détecter une plus grande variété de signaux.
Jusqu’à présent, on a détecté des événements qui résultaient de la fusion de deux trous noirs ou d’étoiles à neutrons.
On espère que dans un avenir proche, l’équipe pourra détecter un signal produit par la fusion d’un trou noir et d’une étoile à neutrons.