Analyse des résultats de la mission LISA Pathfinder vers la fin de la mission (ligne rouge) par rapport aux premiers résultats publiés peu après le début des opérations scientifiques de la sonde (ligne bleue). Les exigences initiales (haut, en forme de coin) et celle du futur observatoire d'ondes gravitationnelles LISA (milieu, zone rayée) sont inclus à des fins de comparaison, et montrer que LISA Pathfinder a largement dépassé les attentes. Crédit :ESA
Les résultats définitifs du satellite LISA Pathfinder (LPF) de l'ESA ont été publiés aujourd'hui. À partir des données recueillies avant la fin de la mission en juillet 2017, l'équipe du LPF - comprenant des chercheurs du Max Planck Institute for Gravitational Physics à Hanovre et de la Leibniz Universität Hannover - a considérablement amélioré les premiers résultats publiés à la mi-2016. Le LPF a désormais dépassé les exigences en matière de technologies clés pour LISA, le futur observatoire des ondes gravitationnelles dans l'espace, de plus d'un facteur deux sur toute la bande d'observation. LISA devrait être lancé dans l'espace en 2034 en tant que mission de l'ESA et "écoutera" les ondes gravitationnelles à basse fréquence provenant de la fusion des trous noirs supermassifs dans l'univers entier et des dizaines de milliers d'étoiles binaires dans notre galaxie.
Un spectacle à voir
"LISA Pathfinder a magnifiquement démontré les technologies clés pour LISA, le futur observatoire des ondes gravitationnelles dans l'espace :la chute libre parfaite et non perturbée de deux masses d'essai cubiques à l'intérieur du vaisseau spatial, " dit le professeur Karsten Danzmann, directeur au Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute, AEI) et directeur de l'Institut de physique gravitationnelle de la Leibniz Universität Hannover, qui est également le co-chercheur principal du LISA Technology Package. « Nous avons été époustouflés par les résultats des premières semaines de la mission, mais nos résultats finaux utilisant des données plus nombreuses et de meilleure qualité et une compréhension plus approfondie de notre laboratoire spatial LPF sont vraiment un spectacle à voir."
Alors que les premiers résultats LPF dépassaient déjà les exigences LISA à hautes fréquences (supérieures à 0,01 Hz), la nouvelle publication montre que les exigences sont dépassées par plus d'un facteur deux jusqu'à 0,00002 Hz – la totalité de la bande de fréquences LISA.
Deux cubes or-platine dans l'endroit le plus calme de l'espace
LISA Pathfinder a démontré les éléments essentiels d'un observatoire spatial d'ondes gravitationnelles. Crédit :ESA–C.Carreau
Une combinaison de plusieurs effets a permis aux chercheurs du LPF d'améliorer encore les premiers résultats, réduire les sources de bruit restantes, et créer un environnement encore plus silencieux pour les deux masses d'essai cubiques en or-platine :
Cette démonstration de chute libre quasi parfaite de deux masses de test sur une large bande de fréquences est une référence critique pour la mission LISA et la future astronomie multi-messagers en collaboration avec d'autres observatoires (ondes électromagnétiques).
Le tout premier interféromètre laser dans l'espace
En outre, l'interféromètre laser, le tout premier dans l'espace, fait plus de 100 fois mieux que ses exigences, et 30 fois mieux que jamais dans les laboratoires au sol. Il a permis l'étude détaillée de minuscules sources de bruit et d'artefacts subtils, accumulant ainsi davantage d'expérience et renforçant la confiance dans l'interférométrie laser pour LISA. La construction du système de mesure optique précis a été dirigée par des scientifiques des chercheurs Max Planck et Leibniz Universität à Hanovre.
La mission LISA proposée détectera les ondes gravitationnelles dans l'espace à l'aide d'un trio de satellites, séparés par des millions de kilomètres. Des lasers seront utilisés pour mesurer les changements infimes de leur distance relative induits par l'impact des ondes gravitationnelles. Crédit :AEI/MM/exozet; Simulation GW :NASA/C. Henze
L'avenir de l'astronomie par ondes gravitationnelles avec LISA
LISA devrait être lancé dans l'espace en 2034 en tant que mission de l'Agence spatiale européenne (ESA). Il est soutenu par de nombreux États membres de l'ESA ainsi que par la NASA et de nombreux scientifiques travaillant ensemble outre-Atlantique.
LISA se composera de trois satellites s'étendant sur un triangle équilatéral avec chaque côté 2,5 millions de kilomètres de long. Les ondes gravitationnelles traversant le vol de la formation dans l'espace modifient ces distances d'un milliardième de mètre.
LISA mesurera des ondes gravitationnelles à basse fréquence avec des périodes d'oscillation allant de 10 secondes à plus d'une demi-journée, qui ne peut pas être observé avec des détecteurs sur la terre. Ceux-ci sont émis par des événements tels que les trous noirs supermassifs avec des millions de fois la masse de notre soleil fusionnant au centre des galaxies, les mouvements orbitaux de dizaines de milliers d'étoiles binaires de notre galaxie, et éventuellement des sources exotiques telles que les cordes cosmiques.
