Le 25 avril, 2019, le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) de la National Science Foundation et le détecteur Virgo basé en Europe ont enregistré des ondes gravitationnelles provenant de ce qui semble être probablement un crash entre deux étoiles à neutrons, les restes denses d'étoiles massives qui ont précédemment explosé. Un jour après, le 26 avril, le réseau LIGO-Virgo a repéré une autre source candidate avec une torsion potentiellement intéressante :elle pourrait en fait résulter de la collision d'une étoile à neutrons et d'un trou noir, un événement jamais vu auparavant.

"L'univers nous garde sur nos gardes, " dit Patrick Brady, porte-parole de la LIGO Scientific Collaboration et professeur de physique à l'Université du Wisconsin-Milwaukee. "Nous sommes particulièrement curieux au sujet du candidat du 26 avril. Malheureusement, le signal est plutôt faible. C'est comme écouter quelqu'un murmurer un mot dans un café bondé; il peut être difficile de distinguer le mot ou même d'être sûr que la personne a chuchoté. Il faudra un certain temps pour arriver à une conclusion sur ce candidat. »

"LIGO de NSF, en collaboration avec Vierge, a ouvert l'univers aux futures générations de scientifiques, " déclare la directrice de la NSF France Cordova. " Encore une fois, nous avons assisté au phénomène remarquable d'une fusion d'étoiles à neutrons, suivi de près par une autre fusion possible d'étoiles effondrées. Avec ces nouvelles découvertes, nous voyons les collaborations LIGO-Virgo réaliser leur potentiel de produire régulièrement des découvertes qui étaient autrefois impossibles. Les données de ces découvertes, et d'autres à suivre, aidera la communauté scientifique à révolutionner notre compréhension de l'univers invisible."

Les découvertes surviennent quelques semaines seulement après que LIGO et Virgo se soient réactivés. Les détecteurs jumeaux de LIGO - un à Washington et un en Louisiane - avec Virgo, situé à l'Observatoire Gravitationnel Européen (EGO) en Italie, reprise des activités le 1er avril après avoir subi une série de mises à niveau pour augmenter leur sensibilité aux ondes gravitationnelles - ondulations dans l'espace et le temps. Chaque détecteur surveille maintenant des volumes plus importants de l'univers qu'auparavant, à la recherche d'événements extrêmes tels que des collisions entre des trous noirs et des étoiles à neutrons.

"Rejoindre les forces humaines et les instruments à travers les collaborations LIGO et Virgo a été une fois de plus la recette d'un mois scientifique incomparable, et la période d'observation actuelle comprendra 11 mois supplémentaires, " dit Giovanni Prodi, le coordinateur de l'analyse des données de la Vierge, à l'Université de Trente et à l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) en Italie. "Le détecteur Virgo fonctionne avec la plus grande stabilité, couvrant le ciel 90 pour cent du temps avec des données utiles. Cela aide à pointer vers les sources, aussi bien lorsque le réseau est en pleine exploitation qu'à des moments où un seul des détecteurs LIGO fonctionne. Nous avons beaucoup de travaux de recherche révolutionnaires à venir."

En plus des deux nouveaux candidats impliquant des étoiles à neutrons, le réseau LIGO-Virgo dispose, dans cette dernière course, repéré trois fusions probables de trous noirs. Au total, depuis qu'il est entré dans l'histoire avec la toute première détection directe d'ondes gravitationnelles en 2015, le réseau a repéré des preuves de deux fusions d'étoiles à neutrons ; 13 fusions de trous noirs; et une possible fusion trou noir-étoile à neutrons.

Quand deux trous noirs entrent en collision, ils déforment le tissu de l'espace et du temps, produisant des ondes gravitationnelles. Lorsque deux étoiles à neutrons entrent en collision, ils envoient non seulement des ondes gravitationnelles mais aussi de la lumière. Cela signifie que les télescopes sensibles aux ondes lumineuses à travers le spectre électromagnétique peuvent assister à ces impacts ardents avec LIGO et Virgo. Un de ces événements s'est produit en août 2017 :LIGO et Virgo ont d'abord repéré une fusion d'étoiles à neutrons dans les ondes gravitationnelles, puis, dans les jours et les mois qui ont suivi, environ 70 télescopes au sol et dans l'espace ont été témoins des conséquences explosives des ondes lumineuses, y compris tout, des rayons gamma à la lumière optique en passant par les ondes radio.

Dans le cas des deux récentes étoiles à neutrons candidates, les télescopes du monde entier se sont à nouveau précipités pour suivre les sources et capter la lumière attendue de ces fusions. Des centaines d'astronomes ont pointé avec empressement des télescopes sur des zones du ciel soupçonnées d'abriter les sources de signaux. Cependant, en ce moment, aucune des sources n'a été identifiée.

"La recherche d'homologues explosifs du signal des ondes gravitationnelles est difficile en raison de la quantité de ciel qui doit être couverte et des changements rapides de luminosité attendus, " dit Brady. " Le taux de candidats à la fusion d'étoiles à neutrons trouvés avec LIGO et Virgo donnera plus d'opportunités de rechercher les explosions au cours de la prochaine année. "

Le fracas de l'étoile à neutrons du 25 avril, surnommé S190425z, On estime qu'il s'est produit à environ 500 millions d'années-lumière de la Terre. Une seule des installations LIGO jumelles a capté son signal avec Virgo (LIGO Livingston a été témoin de l'événement mais LIGO Hanford était hors ligne.) Parce que seuls deux des trois détecteurs ont enregistré le signal, les estimations de l'emplacement dans le ciel d'où il est originaire n'étaient pas précises, laissant les astronomes étudier près d'un quart du ciel pour la source.

On estime que la collision possible du 26 avril entre une étoile à neutrons et un trou noir (appelée S190426c) s'est produite à environ 1,2 milliard d'années-lumière. Il a été vu par les trois installations LIGO-Virgo, ce qui a permis de mieux restreindre sa localisation aux régions couvrant environ 1, 100 degrés carrés, ou environ 3 pour cent du ciel total.

"La dernière course d'observation LIGO-Virgo s'avère être la plus excitante à ce jour, " dit David H. Reitze de Caltech, Directeur exécutif de LIGO. "Nous voyons déjà des indices de la première observation d'un trou noir avalant une étoile à neutrons. S'il tient le coup, ce serait un tiercé gagnant pour LIGO et Virgo - dans trois ans, nous aurons observé tous les types de collisions entre les trous noirs et les étoiles à neutrons. Mais nous avons appris que les réclamations de détections nécessitent une énorme quantité de travail minutieux - vérification et re-vérification - nous devrons donc voir où les données nous mènent."