Les astronomes observent régulièrement des ondes gravitationnelles (GW) - des ondulations dans l'espace et le temps - qui sont causées par des paires de trous noirs fusionnant en un seul. La théorie de la gravité d'Einstein prédit que GW, qui serrent et étirent l'espace au passage, déformera de façon permanente l'espace, laissant un "souvenir" de la vague derrière. Cependant, cet effet mémoire n'a pas encore été détecté, car il serait extrêmement petit, ne laissant que des traces infimes.

Des chercheurs du Centre d'excellence ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav) de l'Université Monash ont enfin développé une méthode pour rechercher et détecter la mémoire GW. Dirigé par OzGrav Ph.D. étudiant Moritz Huebner, l'article récemment publié explique la conquête délicate de la recherche de la mémoire en analysant les données de nombreuses observations. Huebner présentera ces résultats à l'Australian National Institute for Theoretical Astrophysics (ANITA) à Canberra ce jeudi 6 février 2020.

Les modèles scientifiques s'attendent à ce que la mémoire laisse une trace extrêmement faible sur les détecteurs, bien plus petite que les ondes de la collision du trou noir elle-même. Par conséquent, les données de nombreux événements d'ondes gravitationnelles doivent être combinées. Pour faire ça, l'équipe a utilisé certains des modèles GW et mémoire les plus précis développés à partir de l'étude des fusions de trous noirs.

"Nos algorithmes passent soigneusement au peigne fin les données et mesurent les preuves exactes de l'existence de la mémoire GW, " a déclaré Huebner.

Pour chaque observation individuelle, cette méthode minutieuse peut prendre des centaines d'heures sur une puce informatique normale pour explorer toutes les possibilités d'apparition d'un signal GW. Jusque là, les résultats de la recherche appliquée aux 10 premières collisions de trous noirs détectées par LIGO et Virgo entre 2015 et 2017 se sont avérés peu concluants. LIGO et Virgo ne sont pas encore assez sensibles pour faire des déclarations sur la mémoire GW.

Donc, serons-nous jamais capables de détecter la mémoire ?

"Heureusement, nous pouvons maintenant utiliser les données des 10 premières collisions de trous noirs et avoir une idée décente du nombre d'événements GW observables qu'il y aura à l'avenir. Nous pouvons également calculer combien de preuves de mémoire peuvent être détectées dans chaque événement, " a déclaré Huebner.

Tout au long de l'étude, les chercheurs ont également découvert que leur nouvelle méthode de recherche doit prendre les données d'environ 2000 fusions de trous noirs pour détecter la mémoire. Bien que cela puisse sembler invraisemblable, l'équipe s'attend à atteindre ce nombre d'ici le milieu des années 2020.

Plus, LIGO et Virgo sont continuellement mis à niveau et ont vu plus de 40 fusions depuis avril 2019, lorsque la troisième série d'observations a commencé. Avec de nouvelles avancées technologiques et l'observatoire japonais KAGRA bientôt en ligne, l'équipe est convaincue qu'elle détectera plusieurs fichiers binaires chaque jour, ce qui conduira enfin à révéler la mémoire GW.