Six ans après la première détection, des catalogues entiers d'ondes gravitationnelles !

15 novembre 2021 à 16h08
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En six années seulement, ce sont 90 événements gravitationnels qui ont été détectés avec une relative certitude par les laboratoires LIGO (États-Unis), Virgo (Europe) et KAGRA (Japon) après une troisième campagne dont les résultats sont maintenant publiés. Les astrophysiciens essaient encore d'établir des « profils » de l'origine des ondes qui font vibrer l'univers.

Plusieurs projets visent encore plus loin.

Du nouveau sur les ondes

La campagne d'observation O3b, qui a couvert la période de novembre 2019 à mars 2020, a déjà produit son lot de publications, comme par exemple un article sur une fusion entre un trou noir et une étoile à neutrons . Mais dans ce nouveau catalogue, produit de la collaboration des observatoires LIGO, Virgo et KAGRA (ce dernier durant seulement 2 semaines), les équipes scientifiques ont listé et tenté de caractériser toutes les détections d'ondes gravitationnelles sur la période.

Chacun des détecteurs fonctionne avec des faisceaux laser rebondissant sur des miroirs, dont les milliers de minuscules variations sont attentivement mesurées et interprétées par différents algorithmes. Il s'agit ensuite d'identifier si oui ou non il s'agit d'ondes gravitationnelles, et d'examiner à moyen terme les données pour confirmer ou infirmer les résultats. Parfois, les erreurs initiales sont importantes : la moitié des 39 détections originales d'O3b a été invalidée… Mais 17 événements passés « sous le radar » ont été confirmés comme étant des ondes gravitationnelles depuis.

Ils nous font vibrer (doucement)

Ce sont donc 35 nouvelles détections en seulement 4 mois d'observation, un véritable festival quand on se souvient de la toute première confirmation d'une onde gravitationnelle détectée en… septembre 2015 ! En tout, ce sont donc 90 détections confirmées, avec une marge d'erreur encore considérée à environ 10 %. L'extrême majorité des événements générant ces ondes gravitationnelles sont des fusions de deux trous noirs, et l'étude statistique de ces événements est encore très parcellaire : on en saura bien plus au fur et à mesure de nos futures détections !

Il reste que ces collisions et fusions sont très variées, avec des masses allant de moins de 1.2 soleils (étoile à neutrons) jusqu'à un duo de poids moyens (pour des trous noirs) de 87 et 61 soleils ! Les équipes aimeraient bien découvrir les limites réelles pour ces événements (trop lourds, trop légers pour générer deux trous noirs, etc).

Le meilleur est à venir

Le trio d'observatoires remettra le couvert en 2022 après une nouvelle phase d'optimisation des instruments qui est en cours, et le nombre d'événements attendu dépasse déjà la centaine. Les années et même décennies à venir devraient apporter leur lot de réponses, que ce soit pour les événements gravitationnels les plus extrêmes ou à l'inverse ceux pour lesquels les mesures terrestres sont trop bruitées. Deux détecteurs spatiaux (LISA pour l'Europe et Tianqin pour la Chine) devraient débloquer tout un nouveau volet de ce chapitre astronomique… D'ici 2035.

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