Le Laboratoire LIGO exploite deux sites de détection, un près de Hanford dans l'est de Washington, et un autre près de Livingston, Louisiane. Cette photo montre le site du détecteur de Hanford. Crédit :Caltech/MIT/LIGO Lab
Deux nouvelles ondes gravitationnelles probables - des ondulations dans le tissu de l'espace-temps causées par des événements cosmiques cataclysmiques et prédites pour la première fois par Albert Einstein il y a plus de 100 ans - ont été détectées par l'observatoire des ondes gravitationnelles de l'interféromètre laser (LIGO) et l'observatoire de la Vierge en Italie dans le premières semaines après la mise à jour des détecteurs. On pense que la source des deux ondes est la fusion d'une paire de trous noirs.
LIGO a annoncé la découverte de la première nouvelle onde gravitationnelle dans sa toute première alerte publique ouverte le 8 avril, et rapidement suivi d'une deuxième annonce le 12 avril. LIGO a détecté la toute première onde gravitationnelle en septembre 2015, et a annoncé la découverte en février 2016. Dix autres ondes gravitationnelles ont été détectées au cours des trois années suivantes, mais avec les mises à jour de LIGO et Virgo, les scientifiques s'attendent à en voir jusqu'à un par semaine, ce qui jusqu'à présent s'est avéré vrai.
Les mises à jour de LIGO et de Virgo se sont combinées pour augmenter sa sensibilité d'environ 40 % par rapport à sa dernière exécution. En outre, avec ce troisième run d'observation, LIGO et Virgo sont passés à un système grâce auquel ils alertent presque immédiatement la communauté astronomique d'une détection potentielle d'ondes gravitationnelles. Cela permet aux télescopes électromagnétiques (rayons X, UV, optique, radio) pour rechercher et, espérons-le, trouver un signal électromagnétique provenant de la même source, qui peut être la clé pour comprendre la dynamique de l'événement.
L'équipe de scientifiques du LIGO de Penn State, dirigé par Chad Hanna, professeur agrégé de physique et d'astronomie et d'astrophysique, Professeur de début de carrière libéré, et co-embauche de professeurs de l'Institute for CyberScience à Penn State, joué un rôle critique.
"Penn State fait partie d'une petite équipe de scientifiques LIGO qui analysent les données en temps quasi réel, " a déclaré Cody Messick, un étudiant diplômé en physique à Penn State et membre de l'équipe LIGO. « Nous comparons constamment les données à des centaines de milliers d'ondes gravitationnelles différentes et téléchargeons dès que possible tous les candidats significatifs dans une base de données. Bien qu'il existe plusieurs équipes différentes qui effectuent toutes des analyses similaires, l'analyse menée par l'équipe de Penn State a mis en ligne les candidats qui ont été rendus publics pour ces deux détections."
Messick a passé les neuf derniers mois à travailler pour s'assurer que les candidats d'ondes gravitationnelles téléchargés contiennent des informations de tous les détecteurs fonctionnant au moment d'une détection, même si le signal est extrêmement faible dans l'un d'eux. Cela aide à localiser les signaux et a le potentiel de réduire la zone prédite sur le ciel d'où provient le signal de plus d'un ordre de grandeur. Toutes les alertes publiques LIGO comprendront une carte du ciel indiquant l'emplacement possible de la source dans le ciel, l'heure de l'événement, et quel genre d'événement on pense qu'il s'agit.
La région du ciel censée contenir la source de l'onde gravitationnelle détectée le 8 avril 2019. La zone s'étend sur 387 degrés carrés, équivalent à près de 2000 pleines lunes, serpentant à peu près à travers les constellations de Cassiopée, Lacerta, Andromède, et Céphée dans l'hémisphère nord. Crédit :LIGO/Caltech/MIT
"Ce sont des détections en temps quasi réel d'ondes gravitationnelles produites par la collision probable de deux trous noirs, " a déclaré Ryan Magee, un étudiant diplômé en physique à Penn State et membre de l'équipe LIGO. "Nous avons détecté le premier signal environ 20 secondes après son arrivée sur Terre. Nous pouvons configurer des alertes automatiques pour recevoir des appels téléphoniques et des SMS lorsqu'un candidat important est identifié. J'ai d'abord pensé que je recevais un appel téléphonique indésirable !"
La source des deux ondes gravitationnelles est soupçonnée d'être des fusions binaires compactes - la collision de deux objets cosmiques massifs et incroyablement denses l'un dans l'autre. Des fusions binaires compactes peuvent se produire entre deux étoiles à neutrons, deux trous noirs, ou une étoile à neutrons et un trou noir. Chacun de ces différents types de fusions crée des ondes gravitationnelles avec des signaux étonnamment différents, ainsi l'équipe LIGO peut identifier le type d'événement qui a créé les ondes gravitationnelles.
"Avec les mises à jour de LIGO, Je m'attends à voir plus de signaux, " a déclaré Magee. " J'aimerais vraiment voir une fusion étoile à neutrons-trou noir, qui n'a pas encore été observé."
LIGO se compose de deux détecteurs massifs environ 3, 000 kilomètres de distance, un à Livingston, Louisiane, et un à Hanford, Washington. Le signal des deux ondes gravitationnelles a été détecté dans les deux observatoires ainsi qu'à l'observatoire des ondes gravitationnelles Virgo en Italie, et immédiatement rendu public.
"C'est la première observation LIGO qui a été rendue publique tout de suite de manière automatisée, " a déclaré Surabhi Sachdev, Chercheur postdoctoral Eberly en physique à Penn State et membre de l'équipe LIGO. « Ceci est la nouvelle politique de LIGO commençant par cette course d'observation. Les événements sont instantanément rendus publics automatiquement. Après vérification humaine, une confirmation ou une rétractation est émise dans les heures.
En plus d'Hanna, Messick, Magee et Sachdev, l'équipe LIGO travaillant sur ces découvertes à Penn State comprend Bangalore Sathyaprakash, Patrick Godwin, Alex Pace, Ssohrab Borhanian, Anuradha Gupta, Becca Ewing, Divya Singh et Rachael Huxford.
