Trous noirs découverts par LIGO. LIGO et Virgo ont détecté une gamme de trous noirs de masse stellaire. Du côté des masses faibles, des sources comme le GW170608 récemment annoncé, et aussi GW151226, ont des masses comparables à celles observées dans les binaires de rayons X. Les sources GW150914, GW170104, et GW170814 indiquent une population de masse plus élevée qui n'a pas été observée avant ces détections d'ondes gravitationnelles. Cette figure montre également LVT151012, un événement candidat LIGO qui était trop faible pour être revendiqué de manière concluante comme une détection. Crédit :LIGO/Caltech/Sonoma State (Aurore Simonnet)
Les scientifiques à la recherche d'ondes gravitationnelles ont confirmé une autre détection lors de leur fructueuse série d'observations plus tôt cette année. Baptisé GW170608, la dernière découverte a été produite par la fusion de deux trous noirs relativement légers, 7 et 12 fois la masse du soleil, à une distance d'environ un milliard d'années-lumière de la Terre. La fusion a laissé un dernier trou noir 18 fois la masse du soleil, ce qui signifie qu'une énergie équivalente à environ 1 masse solaire a été émise sous forme d'ondes gravitationnelles lors de la collision.
Cet evènement, détecté par les deux détecteurs LIGO pris en charge par la NSF à 02:01:16 UTC le 8 juin, 2017 (ou 22 h 01 min 16 s le 7 juin à l'heure avancée de l'Est des États-Unis), était en fait la deuxième fusion binaire de trous noirs observée lors de la deuxième période d'observation de LIGO depuis sa mise à niveau dans un programme appelé Advanced LIGO. Mais son annonce a été retardée en raison du temps nécessaire pour comprendre deux autres découvertes :une observation à trois détecteurs LIGO-Virgo des ondes gravitationnelles d'une autre fusion binaire de trous noirs le 14 août, et la toute première détection d'une fusion d'étoiles à neutrons binaires dans les ondes lumineuses et gravitationnelles le 17 août.
Un article décrivant l'observation nouvellement confirmée, "GW170608 :Observation d'une coalescence binaire de trous noirs de 19 masses solaires, " rédigé par la collaboration scientifique LIGO et la collaboration Virgo a été soumis à The Lettres de revues astrophysiques et est disponible à la lecture sur le arXiv .
Une détection fortuite
Le fait que les chercheurs aient pu détecter GW170608 impliquait un peu de chance.
Un mois avant cette détection, LIGO a interrompu son deuxième essai d'observation pour ouvrir les systèmes de vide sur les deux sites et effectuer la maintenance. Alors que les chercheurs du LIGO Livingston, en Louisiane, terminé leur maintenance et étaient prêts à observer à nouveau après environ deux semaines, LIGO Hanford, à Washington, rencontré des problèmes supplémentaires qui ont retardé son retour à l'observation.
L'après-midi du 7 juin (PDT), LIGO Hanford a finalement pu rester en ligne de manière fiable et le personnel effectuait les derniers préparatifs pour "écouter" à nouveau les ondes gravitationnelles entrantes. Dans le cadre de ces préparatifs, l'équipe de Hanford effectuait des ajustements de routine pour réduire le niveau de bruit dans les données d'ondes gravitationnelles causé par le mouvement angulaire des miroirs principaux. Pour démêler à quel point ce mouvement angulaire a affecté les données, les scientifiques ont secoué très légèrement les miroirs à des fréquences spécifiques. Quelques minutes après le début de cette procédure, GW170608 a traversé l'interféromètre de Hanford, atteignant la Louisiane environ 7 millisecondes plus tard.
Comparaison des masses des trous noirs et des étoiles à neutrons. Les masses de restes stellaires sont mesurées de différentes manières. Ce graphique montre les masses des trous noirs détectés par des observations électromagnétiques (violet) ; les trous noirs mesurés par les observations d'ondes gravitationnelles (bleu); étoiles à neutrons mesurées avec des observations électromagnétiques (jaune); et les masses des étoiles à neutrons qui ont fusionné dans un événement appelé GW170817, qui ont été détectés dans les ondes gravitationnelles (orange). GW170608 est la masse la plus basse des trous noirs LIGO/Virgo montrés en bleu. Les lignes verticales représentent les barres d'erreur sur les masses mesurées. Crédit :LIGO-Virgo/Frank Elavsky/Northwestern
LIGO Livingston a rapidement signalé la détection possible, mais depuis que le détecteur de Hanford était en cours de travail, son système de détection automatique n'était pas enclenché. Bien que la procédure en cours ait affecté la capacité de LIGO Hanford à analyser automatiquement les données entrantes, cela n'a pas empêché LIGO Hanford de détecter les ondes gravitationnelles. La procédure n'a affecté qu'une plage de fréquences étroite, donc les chercheurs du LIGO, ayant appris la détection en Louisiane, étaient toujours en mesure de rechercher et de trouver les ondes dans les données après avoir exclu ces fréquences. Pour cette détection, Virgo était encore en phase de mise en service; il a commencé à prendre des données le 1er août.
En savoir plus sur les trous noirs
GW170608 est le binaire de trou noir le plus léger que LIGO et Virgo aient observé - et c'est donc l'un des premiers cas où les trous noirs détectés par les ondes gravitationnelles ont des masses similaires aux trous noirs détectés indirectement par rayonnement électromagnétique, comme les rayons X.
Cette découverte permettra aux astronomes de comparer les propriétés des trous noirs glanés à partir des observations d'ondes gravitationnelles avec celles de trous noirs de masse similaire détectés auparavant uniquement avec des études aux rayons X, et comble un chaînon manquant entre les deux classes d'observations de trous noirs.
Malgré leur taille relativement petite, Les trous noirs de GW170608 contribueront grandement au domaine croissant de « l'astronomie multimessagers, " où les astronomes des ondes gravitationnelles et les astronomes électromagnétiques travaillent ensemble pour en savoir plus sur ces objets exotiques et mystérieux.
Et après
Les détecteurs LIGO et Virgo sont actuellement hors ligne pour d'autres mises à niveau afin d'améliorer la sensibilité. Les scientifiques prévoient de lancer une nouvelle campagne d'observation à l'automne 2018, bien qu'il y ait des tests occasionnels au cours desquels des détections peuvent se produire.
Les scientifiques de LIGO et de Virgo continuent d'étudier les données de la séquence d'observation d'O2 terminée, rechercher d'autres événements déjà "dans la boîte, " et se préparent à la plus grande sensibilité attendue pour la campagne d'observation de l'automne O3.
