Membre de l'équipe LIGO entrant dans l'une des chambres du détecteur LIGO Livingston. Crédit :Université de Portsmouth
Il y a seulement quelques années, les scientifiques du monde entier ont célébré la détection des toutes premières ondes gravitationnelles, confirmant une théorie scientifique de longue date et ouvrant un tout nouveau domaine de recherche.
Maintenant, l'équipe de recherche internationale chargée de détecter les ondes gravitationnelles a annoncé 39 autres événements d'ondes gravitationnelles, portant à 50 le nombre total de détections confirmées.
L'Observatoire des ondes gravitationnelles par interféromètre laser (LIGO) et les collaborations Virgo, qui comprennent des chercheurs de l'Université de Portsmouth, ont publié aujourd'hui une série d'articles qui enregistrent des événements, y compris les fusions de trous noirs binaires, étoiles à neutrons binaires et, peut-être, trous noirs d'étoiles à neutrons.
Ces événements ont été enregistrés au cours des six premiers mois du troisième cycle d'observation des détecteurs LIGO et Virgo.
Dr Andrew Williamson, de l'Institut de cosmologie et de gravitation de l'Université de Portsmouth, a déclaré :« Ce nouveau catalogue de découvertes comprend 39 nouveaux événements d'ondes gravitationnelles observés entre le 1er avril et le 1er octobre 2019. C'est plus d'une découverte par semaine.
"La plupart d'entre eux ont été produits en fusionnant des paires de trous noirs, mais il comprend également la deuxième découverte d'une paire d'étoiles à neutrons en collision, et peut-être la première découverte d'un trou noir et d'une paire d'étoiles à neutrons fusionnant. Les étoiles à neutrons sont les restes extrêmement denses d'étoiles mortes, pesant plus que notre Soleil mais écrasé en quelque chose de la taille d'une ville, moins de 15 milles de diamètre.
L'intérieur de l'interféromètre LIGO Livingston. Crédit :Université de Portsmouth
"Combiné à 11 découvertes faites avant 2019, nous avons maintenant découvert 50 événements d'ondes gravitationnelles, avec beaucoup d'autres sûrement à venir. Nous avons maintenant suffisamment d'événements pour que nous puissions vraiment commencer à répondre à des questions telles que :« à quel point la fusion de paires de trous noirs est-elle courante ? » et 'à quoi ressemble la population de trous noirs ?'"
Des scientifiques britanniques ont conçu et construit des instruments pour les détecteurs LIGO, qui sont basés aux États-Unis, et ont contribué à l'analyse et à l'interprétation des données recueillies tout au long des trois passages d'observation. La contribution du Royaume-Uni aux collaborations est financée par le Science and Technology Facilities Council.
Avec ce nouveau, catalogue de détections étoffé, les scientifiques disposent d'une multitude de données sur les trous noirs pour tester rigoureusement la théorie de la relativité générale d'Einstein et donner un nouvel aperçu de la formation des trous noirs et des étoiles à neutrons.
Les chercheurs de Portsmouth ont joué un rôle de premier plan dans la planification, construire et exécuter l'une des principales analyses qui ont détecté les ondes gravitationnelles incluses dans ce catalogue et le doctorat. étudiant, Simone Mozon, a passé trois mois à travailler sur l'un des détecteurs LIGO en Louisiane au cours de ces observations.
Simone a déclaré :« J'ai eu la chance de travailler chez LIGO à Livingston fin 2019 où mon rôle était de réduire l'impact des sources de bruit externes sur les données d'ondes gravitationnelles. Les détecteurs LIGO sont extrêmement complexes et sensibles, et chaque composant doit être isolé des perturbations sonores externes telles que les mouvements du sol dus aux tremblements de terre, les vagues de l'océan et même les gens qui marchent et parlent."
Les nouvelles observations incluent des trous noirs binaires allant d'environ cinq fois la masse du Soleil à une extrémité de l'échelle, jusqu'à 85 fois la masse du Soleil. Au sommet de cette échelle, les plus gros trous noirs sont beaucoup plus massifs qu'on ne le pensait auparavant. Dans une autre observation, un trou noir a fusionné avec un objet 2,6 fois la masse du Soleil. Si cet objet était un trou noir, cela aurait été plus léger que prévu. Alternativement, c'était peut-être la plus grosse étoile à neutrons jamais observée. Maintenant, les astrophysiciens chercheront à savoir comment et où dans l'Univers les systèmes découverts par LIGO et Virgo se sont formés.
Le Dr Williamson a déclaré :« Ces découvertes remettent vraiment en question ce que nous pensions savoir sur la formation de ces paires de trous noirs. Dans les années à venir, nous prévoyons de détecter de plus en plus fréquemment les ondes gravitationnelles de l'espace lointain, nous permettant de percer ces mystères. Et il y aura peut-être d'autres surprises en réserve."
