Vue d'artiste de la fusion de deux trous noirs. Crédit :SXS
Une équipe internationale de scientifiques a détecté des ondulations dans l'espace et le temps, appelées ondes gravitationnelles, de la plus grande collision de trous noirs connue qui a formé un nouveau trou noir environ 80 fois plus grand que le Soleil – et de trois autres fusions de trous noirs.
L'Australian National University (ANU) joue un rôle de premier plan dans la participation de l'Australie à la découverte des ondes gravitationnelles grâce à un partenariat avec l'Observatoire des ondes gravitationnelles de l'interféromètre laser avancé (LIGO), qui est basé aux États-Unis.
Professeur Susan Scott, qui est chef du groupe de théorie de la relativité générale et d'analyse de données à l'ANU, a déclaré que l'équipe avait découvert les quatre collisions en analysant à nouveau les données des deux premiers essais d'observation d'Advanced LIGO.
Les scientifiques ont détecté l'événement qui a formé le plus grand trou noir connu à partir de la fusion d'un système binaire de deux trous noirs le 29 juillet 2017. L'événement s'est produit à environ neuf milliards d'années-lumière.
"Cet événement a également fait tourner les trous noirs la plus rapide de toutes les fusions observées jusqu'à présent. C'est aussi de loin la fusion la plus éloignée observée, " dit le professeur Scott.
Les trois autres collisions de trous noirs ont été détectées entre le 9 et le 23 août 2017, étaient entre trois et six milliards d'années-lumière et la taille des trous noirs résultants était de 56 à 66 fois plus grande que notre Soleil.
« Ceux-ci provenaient de quatre systèmes de trous noirs binaires différents se brisant ensemble et émettant de fortes ondes gravitationnelles dans l'espace, " a déclaré le professeur Scott, qui est de l'ANU Research School of Physics and Engineering et est un chercheur en chef du Centre d'excellence pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav), qui est financé par l'Australian Research Council (ARC).
"Ces détections de collisions de trous noirs améliorent considérablement notre compréhension du nombre de systèmes binaires de trous noirs dans l'Univers, ainsi que la gamme de leurs masses et la vitesse à laquelle les trous noirs tournent lors d'une fusion."
Les chercheurs prévoient d'améliorer continuellement les détecteurs d'ondes gravitationnelles afin qu'ils puissent détecter des événements cataclysmiques beaucoup plus loin dans l'espace, un jour en espérant revenir à la nuit des temps juste après le Big Bang ce qui ne peut se faire avec la lumière.
Une fois les premières séries d'observation terminées, les scientifiques ont recalibré et nettoyé les données collectées.
"Cela a augmenté la sensibilité du réseau de détecteurs permettant à nos recherches de détecter plus de sources, " dit le professeur Scott.
Graphique montrant les masses des détections d'ondes gravitationnelles récemment annoncées, des trous noirs et des étoiles à neutrons. Crédit :LIGO-Virgo / Frank Elavsky / Northwestern
"Nous avons également incorporé des modèles améliorés des signaux attendus dans nos recherches."
Depuis la fin de la deuxième campagne d'observation en août 2017, les scientifiques ont amélioré les détecteurs d'ondes gravitationnelles LIGO et Virgo pour les rendre plus sensibles.
« Cela signifie que lors de la troisième période d'observation à venir, à partir du début de l'année prochaine, nous pourrons détecter des événements plus loin dans l'espace, ce qui signifie plus de détections et d'ondes potentiellement gravitationnelles provenant de sources nouvelles et encore inconnues dans l'Univers, " dit le professeur Scott.
L'équipe de recherche internationale a détecté des ondes gravitationnelles provenant de 10 fusions de trous noirs différentes et d'une collision d'étoiles à neutrons au cours des trois dernières années. Les étoiles à neutrons sont les étoiles les plus denses de l'Univers, avec un diamètre allant jusqu'à environ 20 kilomètres.
Le groupe de recherche du professeur Scott conçoit également un nouveau projet pour leur permettre de détecter les ondes gravitationnelles provenant d'une étoile à neutrons à courte durée de vie résultant d'une fusion d'étoiles à neutrons.
Impression d'artistes de la fusion d'étoiles à neutrons. Crédit :Carl Knox, OzGrav
Dr Karl Wette, un post-doctorant dans le groupe à l'ANU et membre d'OzGrav, a déclaré que les scientifiques n'étaient pas sûrs de ce qui s'était formé à partir de la fusion d'étoiles à neutrons détectée en août de l'année dernière.
"Cela aurait pu être une étoile à neutrons qui s'est effondrée en un trou noir après un certain temps ou s'est transformée immédiatement en trou noir, " il a dit.
"Notre nouveau projet aidera à fournir des informations essentielles sur ce que nous obtenons de la fusion de deux étoiles à neutrons."
Le professeur Scott présentera les nouveaux résultats au Congrès de l'Institut australien de physique à Perth plus tard ce mois-ci.
Les résultats des découvertes seront publiés dans Examen physique X .
