Les ingénieurs Hugh Radkins (au premier plan) et Betsy Weaver (à l'arrière-plan) sont photographiés, ici, dans le détecteur de l'observatoire LIGO Hanford, débutant les mises à niveau nécessaires à la troisième campagne d'observation d'Advanced Ligo. © Ligo, Caltech, MIT, Jeff Kissel

Sciences

Ondes gravitationnelles : Virgo et Ligo sont repartis à la chasse

ActualitéClassé sous :théorie de la relativité générale , découverte des ondes gravitationnelles avec Ligo , trou noir

Après des upgrades, les détecteurs d'ondes gravitationnelles Ligo et Virgo sont repartis à la chasse aux collisions d'astres compacts via les émissions d'ondes gravitationnelles. La chasse devrait durer une année avec, on l'espère, de bonnes surprises.

Interview : comment mesurer les ondes gravitationnelles ?  Les ondes gravitationnelles sont des déformations de l’espace-temps prédites par Einstein. Il serait possible de les mesurer avec des outils appropriés. L’éditeur littéraire Dunod a interviewé Pierre Binétruy, professeur au laboratoire Astroparticule et Cosmologie de l'université Paris Diderot, afin d’en savoir plus sur ces mystérieuses ondes et sur la façon dont on pourrait les détecter. 

Tout comme pour le LHC, les détecteurs d'ondes gravitationnelles Ligo et Virgo sont périodiquement à l'arrêt pour bénéficier d'améliorations qui leur permettent de repartir à la chasse vers de nouvelles découvertes avec une sensibilité améliorée. Rappelons que Ligo, ce sont deux détecteurs aux USA et Virgo, un détecteur en Europe. Cela permet non seulement d'éliminer l'influence d'un séisme dans ces détecteurs, puisqu'ils sont distants de plusieurs milliers de kilomètres et que les ondes sismiques sont très loin de voyager à la vitesse de la lumière comme le font les ondes gravitationnelles, mais aussi de localiser relativement précisément la source d'une onde frappant la Terre par triangulation sur la voûte céleste. Il est alors possible de faire pleinement de l'astronomie multi-messagers en cherchant également à voir en même temps des émissions gamma et X intenses, ou encore dans le visible, et bien évidemment aussi un pic dans le flux de neutrinos détectés, par exemple, par IceCube.

Une vidéo de présentation de Virgo et de la chasse aux ondes gravitationnelles. © CNRS

Ce 1er avril 2019 (il ne s'agissait pas d'un poisson), Ligo et Virgo sont partis pour une troisième campagne d'observations (O3) qui fait suite au « Run d'Observation 2 ». O2 avait commencé le mardi 1er août 2017 après plusieurs années consacrées aux améliorations de Virgo depuis son arrêt en 2011 alors que la prise de données O2 avait démarré le 30 novembre 2016 avec Ligo pour se terminer le 25 août 2017. Il était prévu qu'O3 débute à l'automne 2018 mais il en a été autrement.

Une fusion de trou noir par semaine ?

Rappelons que c'est en 2015 que Ligo, seul, a fait la première détection directe sur Terre des ondes gravitationnelles. Elle provenait d'une paire de trous noirs en collision situés à 1,3 milliard d'années-lumière. D'autres collisions similaires ont ensuite été découvertes et surtout GW170817, une collision entre deux étoiles à neutrons qui a validé certaines de nos idées sur l'origine de sursauts gamma. Pour cette découverte, trois des principaux acteurs de Ligo : Barry C. Barish et Kip S. Thorne du Caltech, ainsi que Rainer Weiss du MIT, ont reçu le prix Nobel de physique 2017.

Avec O3, les détecteurs améliorés devraient être sensibles à ce qui se passe à une distance moyenne de 550 millions d'années-lumière, soit plus de 190 millions d'années-lumière de plus qu'avant. Comme le volume d'une sphère dépend de son rayon au cube, le nombre et la fréquence des sources d'ondes gravitationnelles détectables vont augmenter significativement.

Les chercheurs estiment qu'ils pourraient bien détecter jusqu'à une fois par semaine des fusions de trous noirs binaires et peut-être quelques fusions d'étoiles à neutrons de plus pendant la durée d'O3 (une année). Ils souhaiteraient aussi observer au moins une collision entre une étoile à neutrons et un trou noir.

  • Après divers upgrades, les détecteurs d'ondes gravitationnelles, Ligo aux USA et Virgo en Europe, sont repartis pour une année de prise de données.
  • Plus sensibles, ils pourraient détecter une fusion de trou noir par semaine, et peut-être quelques fusions d'étoiles à neutrons, voire des collisions de trous noirs avec des étoiles à neutrons.
  • On devrait aussi pouvoir faire de l'astronomie multi-messagers.
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