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Comme prévu, le LIGO récemment mis à niveau découvre chaque semaine une fusion de trous noirs

Astronomie : Comme prévu, le LIGO récemment mis à niveau découvre chaque semaine une fusion de trous noirs

En février 2016, les scientifiques de l'Observatoire des ondes gravitationnelles (LIGO), un interféromètre laser, ont annoncé la toute première détection d'ondes gravitationnelles (GW). Depuis lors, de nombreux 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, LIGO a été mis hors ligne afin de permettre la mise à niveau de ses instruments, ce qui permettrait aux détections de se faire «chaque semaine ou même plus souvent». Après avoir effectué les mises à niveau le 1er avril, l'observatoire est remis en ligne. et effectué comme prévu, détectant deux événements probables d'ondes gravitationnelles en l'espace de deux semaines.

LIGO a annoncé le 8 avril le premier des deux nouveaux événements de GW, suivi d'une deuxième annonce le 12 avril. Les signaux ont été détectés grâce à la collaboration de trois installations entre LIGO et l'observatoire de la Vierge en Italie, et on pense que les deux ont été le résultat de la fusion de deux trous noirs.

Photographie aérienne du site du détecteur LIGO, situé près de Hanford, dans l'est de Washington. Crédit: Caltech / MIT / LIGO Lab

Grâce aux améliorations apportées à LIGO et à Virgo, cette collaboration scientifique a permis d'accroître la sensibilité de ses instruments d'environ 40%. Pour sa troisième tournée d'observation (baptisée O3), la communauté astronomique a également bénéficié d'un nouveau système d'alerte public, dans lequel l'équipe LIGO envoie des alertes dès que des détections sont effectuées afin que les observatoires du monde entier puissent diriger leur télescope vers la source.

En observant la source dans différentes longueurs d'onde (optique, rayons X, ultraviolets, radio, etc.), les scientifiques espèrent en apprendre davantage sur les causes des événements de GW et sur la dynamique qui les sous-tend. Pour ces dernières découvertes, 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:

StatePenn State fait partie d'une petite équipe de scientifiques de LIGO qui analysent les données presque en temps réel. Nous comparons constamment les données à des centaines de milliers d'ondes gravitationnelles possibles et téléchargeons le plus rapidement possible les candidats importants vers une base de données. Bien que plusieurs équipes différentes effectuent toutes des analyses similaires, l'analyse effectuée par l'équipe de Penn State a chargé les candidats rendus publics pour ces deux détections.

Les ingénieurs détecteurs installent des mises à niveau matérielles dans le système de vide du détecteur de l'observatoire LIGO Hanford en préparation du troisième cycle d'observation d'Advanced LIGO. Crédit: LIGO / Caltech / MIT / Jeff Kissel

Au cours des neuf derniers mois, Messick a été chargé de veiller à ce que les candidats GW nouvellement téléchargés contiennent des informations provenant de tous les détecteurs fonctionnant au moment de la détection. Cela aide les astronomes à localiser les signaux en rétrécissant la zone de ciel prévue à partir de laquelle le signal devrait provenir.

Les alertes publiques de LIGO incluent également une carte du ciel indiquant la position possible de la source dans le ciel, l'heure de l'événement et le type d'événement présumé. LIGO a également déclaré qu'à l'avenir, les annonces d'événements candidats seraient suivies d'informations plus détaillées une fois qu'ils auront eu la possibilité de les examiner et de les examiner correctement.

Ryan Magee, étudiant diplômé en physique à Penn State et membre de l'équipe LIGO, a déclaré:

Il s’agit de détections en temps quasi réel d’ondes gravitationnelles produites par deux collisions de trous noirs probables. Nous avons détecté le premier signal environ 20 secondes après son arrivée sur Terre. Nous pouvons configurer des alertes automatiques pour obtenir des appels téléphoniques et des SMS lorsqu'un candidat important est identifié. Je pensais que je recevais un appel téléphonique de spam au début!

Jusqu'à présent, les astronomes en ont déduit que les événements GW pouvaient résulter de la fusion de trous noirs binaires, d'une fusion entre un trou noir et une étoile à neutrons, ou d'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.

La région du ciel censée contenir la source de l'onde gravitationnelle détectée le 8 avril 2019. Crédit: LIGO / Caltech / MIT

Dans ce cas, on pense que les événements sont le résultat de la fusion de trous noirs binaires, qui seront testés 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 à être rendue publique immédiatement de manière automatisée. C’est la nouvelle politique LIGO à partir de ce cycle d’observation. Les événements sont instantanément rendus publics automatiquement. Après vérification humaine, une confirmation ou une rétractation est émise en quelques heures. "

Avec la sensibilité accrue de leurs détecteurs, l’équipe LIGO espère non seulement effectuer davantage de détections, mais également détecter une plus grande variété de signaux. Jusqu'à présent, des événements ont été détectés, résultant de la fusion de deux trous noirs ou étoiles à neutrons. L’équipe devrait pouvoir détecter dans un proche avenir un signal résultant de la fusion d’un trou noir et d’une étoile à neutrons.

Quelle que soit la forme que prendront les prochains événements, vous pouvez vous attendre à en entendre parler! Le public peut suivre les alertes publiques à l'adresse https://gracedb.ligo.org/latest/ ou télécharger l'application d'alerte sur l'application iPhone Gravitational Wave Events.

Lectures complémentaires: PSU, LIGO Caltech

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