Ondes gravitationnelles : et de deux !

Par Gaëlle Degrez / Publié le 15 juin 2016

Trois mois après l’annonce d’une première détection d'ondes gravitationnelles, la collaboration internationale LIGO/VIRGO impliquant le Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire - LAL (UPSud/CNRS) confirme en avoir détecté une seconde. Cette fois encore, le signal – une infime déformation de l’espace-temps – provient de la « valse » finale de deux trous noirs qui finissent par fusionner.


Simulation de la collision des deux trous noirs avec l'émission d'ondes gravitationnelles et en bas le signal observé (55 cycles ; amplitude et fréquence augmentent avec le temps ; durée totale de l'ordre de la seconde). © SXS Collaboration/www.black-holes.org

Joli cadeau de Noël pour les scientifiques des collaborations LIGO et Virgo : le 26 décembre 2015, les détecteurs Advanced LIGO ont enregistré un nouveau signal d’ondes gravitationnelles. Bien que le signal soit plus faible que le premier, cette deuxième détection est aussi confirmée avec plus de 99,99999 % de confiance. Cette deuxième observation obtenue sur les quatre mois de données recueillies, confirme que ce type d’événements cataclysmiques est relativement fréquent et augure d’autres détections à partir de fin 2016, lorsque redémarreront, après des travaux d’amélioration, les détecteurs Advanced LIGO (aux Etats-Unis) et Advanced Virgo (en Italie). De quoi en apprendre davantage sur les couples de trous noirs !

Une spirale inexorable

Les trous noirs sont le stade ultime de l’évolution des étoiles les plus massives. Il arrive que certains évoluent en couple. Ils orbitent alors l’un autour de l’autre et se rapprochent lentement en perdant de l’énergie sous forme d’ondes gravitationnelles, jusqu’à un point où le phénomène s’accélère brusquement ; ils finissent par fusionner en un trou noir unique. C’est ce tourbillon final qui a été observé le 26 décembre 2015, permettant de déduire que la masse des trous noirs était 8 et 14 fois celle du Soleil (contre 29 et 36 pour la première détection, du 14 septembre 2015).

Comme les trous noirs étaient plus légers, leur rapprochement a été moins rapide (le signal dure environ une seconde, contre 0,2 seconde pour le précédent). Le nombre d’orbites observées avant la fusion est donc beaucoup plus important que lors de la première observation, ce qui permet de tester de manière différente et complémentaire la théorie de la relativité générale élaborée par Albert Einstein. Cet événement s’est produit à environ 1,6 milliard d’années-lumière de la Terre ; autrement dit, les ondes gravitationnelles se sont propagées dans l’espace pendant 1,6 milliard d'années avant d'être décelées par les deux détecteurs d’Advanced LIGO, situés en Louisiane et dans l’État de Washington (États-Unis).

Une nouvelle ère prometteuse pour l'astronomie

Ce deuxième événement confirme que les couples de trous noirs sont relativement abondants. A terme, l’analyse de ce genre d’observations pourra permettre de comprendre l’origine des couples de trous noirs : sont-ils issus d’un couple d’étoiles ayant chacune évolué en trou noir ou un trou noir est-il capturé par l’autre ? Pour cela, il faudra un échantillon d’observations plus conséquent – ce que promettent les redémarrages d’Advanced LIGO puis d’Advanced Virgo, à partir de l’automne 2016.

Cette découverte est annoncée ce 15 juin 2016 pendant la conférence de l’American Astronomical Society, à San Diego, et fait l’objet d’une publication dans la revue Physical Review Letters.
Le site de l'équipe Virgo du LAL

 

Contacts :
Patrice Hello - Responsable du groupe VIRGO au Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire  - LAL (UPSud/CNRS) - hello @ lal.in2p3.fr

Nicolas Arnaud - Chercheur CNRS au  Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire  - LAL (UPSud/CNRS) - narnaud @ lal.in2p3.fr

Dernière modification le 17 juin 2016