En février 2016, des scientifiques de l'Observatoire des ondes gravitationnelles des interféromètres laser (LIGO) ont annoncé la toute première détection d'ondes gravitationnelles (GW). Depuis lors, de multiples événements ont été détectés, donnant un aperçu d'un phénomène cosmique prédit il y a plus d'un siècle par la théorie de la relativité générale d'Einstein.
Il y a un peu plus d'un an, le LIGO a été mis hors ligne afin que des améliorations puissent être apportées à ses instruments, ce qui permettrait des détections «hebdomadaires ou même plus fréquentes». Après avoir terminé les améliorations le 1er avril, l'observatoire est revenu en ligne et a fonctionné comme prévu, détectant deux événements d'ondes gravitationnelles probables en l'espace de deux semaines.
LIGO a annoncé le premier des deux nouveaux événements GW le 8 avril, suivi d'une deuxième annonce le 12 avril. Les signaux ont été détectés grâce à la collaboration de trois installations entre le LIGO et l'Observatoire de la Vierge en Italie, et les deux seraient le résultat d'une fusion de deux trous noirs.
Grâce aux améliorations apportées à la fois à LIGO et à Virgo, cette collaboration scientifique a pu augmenter la sensibilité de ses instruments d'environ 40%. Pour sa troisième campagne d'observation (baptisée O3), la communauté astronomique a également bénéficié d'un nouveau système d'alerte publique, où l'équipe LIGO envoie des alertes dès que des détections sont effectuées afin que les observatoires du monde entier puissent diriger leurs télescopes vers la source.
En observant la source dans différentes longueurs d'onde (optiques, rayons X, ultraviolets, radio, etc.), les scientifiques espèrent en savoir plus sur les causes des événements GW et sur la dynamique qui les sous-tend. Pour ces dernières détections, une équipe de scientifiques de la Penn State University - dirigée par Chad Hanna, professeur agrégé de physique, d'astronomie et d'astrophysique - a joué un rôle essentiel.
Comme l'explique Cody Messick, étudiant diplômé en physique à Penn State et membre de l'équipe LIGO:
«Penn State fait partie d'une petite équipe de scientifiques LIGO qui analysent les données en temps quasi réel. Nous comparons constamment les données à des centaines de milliers d'ondes gravitationnelles possibles différentes et téléchargeons tous les candidats importants dans une base de données dès que possible. Bien qu'il existe plusieurs équipes différentes effectuant toutes des analyses similaires, l'analyse menée par l'équipe de Penn State a téléchargé les candidats qui ont été rendus publics pour ces deux détections. »
Au cours des neuf derniers mois, Messick a été chargé de veiller à ce que les candidats GW nouvellement téléchargés contiennent des informations de tous les détecteurs fonctionnant au moment de la détection. Cela aide les astronomes à localiser les signaux en rétrécissant la zone prévue du ciel dont le signal devrait provenir.
Les alertes publiques LIGO incluent également une carte du ciel qui montre l'emplacement possible de la source dans le ciel, l'heure de l'événement et le type d'événement que l'on pense être. LIGO a également déclaré qu'à l'avenir, les annonces d'événements candidats seront suivies d'informations plus détaillées une fois qu'ils auront eu la possibilité de les examiner et de les examiner correctement.
Comme l'a dit Ryan Magee, étudiant diplômé en physique à Penn State et membre de l'équipe LIGO:
«Il s'agit de détections en temps quasi réel d'ondes gravitationnelles produites par la collision probable de deux trous noirs. Nous avons détecté le premier signal dans les 20 secondes environ de son arrivée sur Terre. Nous pouvons mettre en place des alertes automatiques pour recevoir des appels téléphoniques et des SMS lorsqu'un candidat significatif est identifié. Je pensais que je recevais un appel de spam au début! »
Jusqu'à présent, les astronomes ont déduit que les événements GW peuvent être le résultat de fusions de trous noirs binaires, d'une fusion entre un trou noir et une étoile à neutrons ou une fusion d'étoiles à neutrons binaires. Chacun de ces événements produit des ondes gravitationnelles avec des signaux très différents, ce qui permet aux astronomes de déterminer la cause.
Dans ce cas, les événements seraient le résultat de fusions binaires de trous noirs, qui seront testées avec des observations de suivi dans les semaines et les mois à venir. Surabhi Sachdev, chercheur postdoctoral Eberly en physique à Penn State et membre de l'équipe LIGO, a expliqué l'importance de ces derniers événements:
«Il s'agit de la première observation LIGO qui a été rendue publique immédiatement de manière automatisée. Il s'agit de la nouvelle politique LIGO commençant par cette course d'observation. Les événements sont instantanément rendus publics automatiquement. Après examen par l'homme, une confirmation ou une rétractation est émise en quelques heures. »
Avec la sensibilité accrue de leurs détecteurs, l'équipe LIGO espère non seulement faire plus de détections, mais détecter une plus grande variété de signaux. Jusqu'à présent, des événements ont été détectés qui étaient le résultat de fusions entre deux trous noirs ou étoiles à neutrons. On espère que dans un proche avenir, l'équipe pourrait détecter un signal produit par la fusion d'un trou noir et d'une étoile à neutrons.
Quelle que soit la forme des prochains événements, vous pouvez vous attendre à en entendre parler! Le public peut suivre les alertes publiques sur https://gracedb.ligo.org/latest/, ou vous pouvez télécharger l'application d'alerte sur l'application iPhone Gravitational Wave Events.
