Représentation d'artiste d'une collision d'étoiles à neutrons. Une collision d'étoiles à neutrons a provoqué l'un des 11 signaux d'ondes gravitationnelles détectés jusqu'à présent. NASA/Swift/Dana Berry C'est officiel :les scientifiques ont détecté tellement de signaux d'ondes gravitationnelles qu'ils ont besoin d'un catalogue spécial pour les suivre. Mais ce n'est pas tout. Ils ont ajouté quatre Nouveau détections au décompte, et l'un de ces signaux était un double briseur de record.
Avant de vous parler du double coup dur, un récapitulatif :le 14 septembre, 2015, l'Observatoire des ondes gravitationnelles par interféromètre laser, ou LIGO, a détecté le tout premier événement d'onde gravitationnelle causé par la collision de deux trous noirs, situé à 1,3 milliard d'années-lumière. Cette détection lauréate du prix Nobel était une grosse affaire. Il a fallu des décennies de travail pour construire un observatoire avancé capable de détecter les infimes ondulations dans l'espace-temps qui sont causées par certains des événements les plus énergétiques déclenchés par les objets les plus massifs de l'univers. Depuis, le détecteur Vierge, près de Pise, Italie, a également suivi ces événements, augmenter la précision des détections d'ondes gravitationnelles.
LIGO et Virgo ont également détecté le premier (et, actuellement, uniquement) fusion d'étoiles à neutrons le 17 août, 2017.
Jusque là, toutes les fusions de trous noirs ont eu lieu entre des trous noirs de masse stellaire, ou des trous noirs qui se sont probablement formés après des étoiles massives, quelques dizaines de fois la masse de notre soleil, sont morts en supernova. En comptant le nombre de collisions de trous noirs, nous avons ouvert une fenêtre exquise sur la fréquence à laquelle les trous noirs binaires de masse stellaire fusionnent dans notre univers. Cette, par extension, fournit une estimation du nombre de trous noirs de masse stellaire qui se cachent là-bas. Nos détecteurs actuels, cependant, ne sont pas équipés pour capter les ondes gravitationnelles produites par la fusion des trous noirs supermassifs.
Albert Einstein a prédit l'existence de ces ondes dans sa théorie historique de la relativité générale il y a plus de 100 ans, mais ce n'est que maintenant que la technologie a rattrapé son retard. Depuis 2015, les physiciens ont solidifié les prédictions d'Einstein en détectant 11 événements (10 par des trous noirs binaires et un par des étoiles à neutrons binaires).
Vous pouvez visualiser les ondes gravitationnelles comme des ondulations générées à la surface d'un étang après qu'une pierre soit tombée au milieu - la pierre représente l'énergie générée au moment de la collision entre les trous noirs (ou étoiles à neutrons), et la surface bidimensionnelle de l'étang est une analogie grossière des trois dimensions de l'espace. Les ondes se propagent à la vitesse de la lumière et plus les objets en collision sont massifs, plus on produit d'énergie et donc plus les vagues sont puissantes. Alors que ces vagues déferlent sur notre petit coin de l'univers, des interféromètres à ondes gravitationnelles extrêmement sensibles (comme LIGO et Virgo) peuvent détecter une minuscule déformation spatio-temporelle lorsque les ondes passent par notre planète. Quoi de plus, les physiciens peuvent analyser ces ondes pour déchiffrer la nature des objets en collision, comme leur masse et la vitesse à laquelle ils tournaient avant de s'écraser.
Il est trop tôt pour dire que l'astronomie des ondes gravitationnelles est « routinière, " mais comme de plus en plus d'observatoires sont construits dans le monde, nous arriverons mieux à localiser l'origine des ondes (l'emplacement dans le ciel des objets massifs en collision) et à capter des événements plus faibles (et donc plus distants et moins énergétiques).
« En un an seulement, LIGO et VIRGO travaillant ensemble ont considérablement avancé la science des ondes gravitationnelles, et le taux de découverte suggère que les découvertes les plus spectaculaires sont encore à venir, ", a déclaré Denise Caldwell dans un communiqué. Caldwell est le directeur de la division de physique de la National Science Foundation.
Et, comme nous l'avons mentionné, certaines de ces nouvelles découvertes seront des records, comme GW170729, l'un des signaux nouvellement annoncés qui s'est produit le 29 juillet, 2017. Ce signal a été généré par la collision et la fusion de deux trous noirs qui ont créé un seul trou noir 80 fois la masse de notre soleil. L'écrasement s'est produit dans une galaxie lointaine il y a environ 5 milliards d'années. Cela fait du GW170729 le plus massif et la fusion de trous noirs la plus éloignée détectée à ce jour.
Rappelez-vous comment nous avons dit que plus les trous noirs sont gros, plus leur collision est énergique ? En train de se heurter, ce fracas de trou noir a converti cinq masses solaires de masse de trou noir en énergie pure. C'est pourquoi le signal était assez puissant pour faire écho à travers l'univers, sur la Terre 5 milliards d'années plus tard. Les trois autres nouvelles détections d'ondes gravitationnelles (plus petites et plus proches) incluent des signaux qui ont tous été détectés en 2017, le 9 août. 18 et 23 — ils ont été nommés GW170809, GW170818, et GW170823 respectivement. Ces nouvelles détections sont détaillées dans deux études publiées sur le service de préimpression arXiv.
Les trous noirs sont parmi les objets les plus énigmatiques de l'univers. Nous savons qu'ils sont là-bas, et maintenant nous avons même des mesures directes de leurs fusions via les ondulations gravitationnelles qu'ils créent, mais de nombreux mystères demeurent. L'une des plus grandes découvertes de ce dernier lot de découvertes est que les astrophysiciens peuvent estimer, pour la première fois, que tous les trous noirs de masse stellaire devraient être inférieurs à 45 fois la masse de notre soleil lorsqu'ils émergent de leurs supernovas.
"Les ondes gravitationnelles nous donnent un aperçu sans précédent de la population et des propriétés des trous noirs, ", a déclaré le boursier postdoctoral Chris Pankow dans un communiqué de la Northwestern University et du Center for Interdisciplinaire Exploration and Research in Astrophysics (CIERA). "Nous avons maintenant une image plus précise de la fréquence à laquelle les trous noirs binaires de masse stellaire fusionnent et de leur masse. Ces mesures nous permettront en outre de comprendre comment naissent les étoiles les plus massives de notre Univers, vivre et mourir."
Et devine quoi? Ce n'est que le commencement. D'autres observatoires d'ondes gravitationnelles sont prévus dans le monde (et dans l'espace), et les détecteurs existants subissent des améliorations de sensibilité.
Tout indique que le nouveau catalogue d'ondes gravitationnelles va croître rapidement au cours des prochaines années, mettant en lumière les événements sombres qui se produisent dans les parties les plus éloignées de l'étendue cosmique.
Maintenant c'est stellaireLIGO et Virgo ont terminé leurs deux premiers essais depuis 2015. Un troisième essai d'observation devrait commencer début 2019 une fois que d'autres mises à niveau de leurs interféromètres ultra-sensibles seront terminées.
