Après les États-Unis et l’Europe, voilà que le Japon s’apprête à mettre en service un détecteur d’ondes gravitationnelles : le Kamioka Gravitational Wave Detector (Kagra). Actuellement en phase de test, il s’élancera lui aussi à la chasse aux collisions de trous noirs d’ici 2017.
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La détection par Advanced Ligo de l'onde gravitationnelle GW150914 a été un fantastique cadeau d'anniversaire pour la célébration des 100 ans de la découverte de la théorie de la relativité générale. Une ère nouvelle s'est ouverte, celle de l'astronomie gravitationnelle. Comme toujours avec l'apparition d'un instrument de mesure en science, des perspectives inattendues surgissent. Certains astrophysiciensastrophysiciens commencent à penser qu'avec GW150914, on n'a pas seulement découvert le premier trou noir binairebinaire qui ne soit pas supermassif mais également la nature d'une partie de la matière noire.

Beaucoup de travail reste encore à faire pour vérifier ces hypothèses. On aimerait bien notamment pouvoir observer des sources puissantes d'ondes gravitationnellesondes gravitationnelles qui soient associées à des sources électromagnétiques et pourquoi pas, des bouffées de neutrinosneutrinos. Mais pour cela, il faut pouvoir localiser précisément sur la voûte céleste ces sources d'ondes gravitationnelles. Cela est possible si l'on dispose de plusieurs détecteurs similaires à Advanced Ligo (aLigo) répartis sur la Planète.

Avant de s’appeler Kagra, le détecteur d’ondes gravitationnelles de Kamioka s’appelait le <em>Large Scale Cryogenic Gravitational Wave Telescope</em> (LCGT). Comme on le voit sur ce schéma, il est installé au Japon au voisinage du détecteur de neutrinos Super-Kamiokande. © ICRR

Avant de s’appeler Kagra, le détecteur d’ondes gravitationnelles de Kamioka s’appelait le Large Scale Cryogenic Gravitational Wave Telescope (LCGT). Comme on le voit sur ce schéma, il est installé au Japon au voisinage du détecteur de neutrinos Super-Kamiokande. © ICRR

Kagra, un interféromètre comme Ligo et Virgo

VirgoVirgo, le cousin européen de aLigo, est en phase d'upgrade pour devenir aVirgo cette année. Une autre machine similaire est sur le point d'entrer en fonction au Japon. Il s'agit du Kamioka Gravitational Wave Detector (Kagra). Comme son nom le laisse deviner, cet instrument est enfoui à plus de 200 mètres de profondeur dans la fameuse mine de Kamioka qui héberge déjà le célèbre détecteur de neutrinos Super-Kamiokande utilisé notamment par le prix Nobel de physiquephysique Takaaki Kajita avec ses travaux sur les oscillations de neutrinos. Sans surprise, Kajita est actuellement le directeur de Kagra.

Le détecteur fonctionne sur les mêmes principes que LigoLigo et Virgo, à savoir des tubes à vide de plusieurs kilomètres de long formant un L et constituant un interféromètreinterféromètre dans lequel circulent des faisceaux laserslasers. Le passage d'une onde gravitationnelle fait varier la longueur des trajets de sorte qu'une figure d'interférenceinterférence est modifiée. Mais pour obtenir un signal exploitable, il faut déployer des trésors d'ingénieries, notamment en cryogéniecryogénie et pour isoler des bruits sismiques des miroirsmiroirs sur lesquels se réfléchissent les faisceaux lasers.

Des tests de fonctionnement ont commencé cette année. Si tous se déroulent comme prévu, la machine sera à jour et devrait commencer à prendre des données entre 2017 et 2018.