Principal AstronomieNouvelles ondes gravitationnelles détectées à partir de quatre nouvelles fusions de trous noirs. Détections totales jusqu'à 11 maintenant

Nouvelles ondes gravitationnelles détectées à partir de quatre nouvelles fusions de trous noirs. Détections totales jusqu'à 11 maintenant

Astronomie : Nouvelles ondes gravitationnelles détectées à partir de quatre nouvelles fusions de trous noirs.  Détections totales jusqu'à 11 maintenant

Le 11 février 2016, les scientifiques de l'Observatoire des ondes gravitationnelles (LIGO), un interféromètre laser, ont marqué l'histoire en annonçant la toute première détection d'ondes gravitationnelles (GW). Depuis lors, de nombreuses détections ont eu lieu et les collaborations scientifiques entre observatoires - comme Advanced LIGO et Advanced Virgo - permettent des niveaux de sensibilité et de partage de données sans précédent.

Auparavant, sept événements de ce type avaient été confirmés, dont six étaient dus à la fusion de trous noirs binaires (BBH) et un à la fusion d'une étoile à neutrons binaire. Mais le samedi 1er décembre, une équipe de scientifiques de la collaboration scientifique LIGO (LIG) et de la collaboration Virgo a présenté de nouveaux résultats indiquant la découverte de quatre événements de vague gravitationnels supplémentaires. Cela porte à onze le nombre total d'événements GW détectés au cours des trois dernières années.

La présentation, intitulée «Propriétés de la population de trous noirs binaires déduites des première et deuxième séquences d'observation de LIGO avancé et de Virgo avancée», a été présentée lors de l'atelier 2018 sur la physique des ondes gravitationnelles et l'astronomie (GWPAW), qui s'est tenu du 1er au 1er décembre 4ème à l'Université du Maryland.

Vue d'artiste de deux trous noirs confondus, théorisés comme une source d'ondes gravitationnelles. Crédit: Bohn, Throwe, Hébert, Henriksson, Bunandar, Taylor, Scheel / SXS

Organisé par le Joint Space-Science Institute (JSI), un partenariat entre l'Université du Maryland et le Goddard Space Flight Center de la NASA, cet événement annuel réunit des scientifiques et des chercheurs du monde entier pour discuter de questions d'actualité et futures. à la détection et à l'étude des ondes gravitationnelles.

Au cours de la présentation, Michael Pürrer - un scientifique senior de la division de la relativité astrophysique et cosmologique chez AEI Potsdam - a présenté les résultats du premier catalogue à GWPAW samedi au nom de la LIGO Scientific Collaboration and Collaboration de la Vierge. Ceux-ci incluent les sept événements précédemment détectés et les quatre détections récentes. Comme il l'a déclaré lors de la présentation:

Dans ce catalogue, nous présentons une analyse approfondie de l'ensemble des 11 détections d'ondes gravitationnelles détectées dans O1 et O2. Nous nous appuyons sur des modèles de pointe de la forme d'onde gravitationnelle émise par ces événements cataclysmiques pour déduire les masses, rotations et déformabilités des marées binaires. Je suis très fier d'avoir participé à cet effort exceptionnel de la collaboration scientifique LIGO et de la collaboration Virgo.

Les nouveaux événements, qui résultent tous de la fusion de BBH, portent les noms GW170729, GW170809, GW170818 et GW170823, en fonction des dates auxquelles ils ont été détectés. Les quatre ont été détectés lors de la deuxième série d'observation (O2) des collaborations LIGO et VIRGO, qui s'est déroulée du 30 novembre 2016 au 25 août 2017.

Illustration de l'artiste de la fusion de deux étoiles à neutrons. Crédit: National Science Foundation / LIGO / Université d'État de Sonoma / A. Simonnet

Alessandra Buonanno, directrice de la division de relativité astrophysique et cosmologique à AEI-Potsdam et professeur à College Park à l'Université du Maryland, a grandement contribué à ces découvertes récentes. Comme elle l'a indiqué dans un communiqué de presse récent de l'AEI:

Models Des modèles de formes d'onde de pointe, un traitement de données avancé et un meilleur étalonnage des instruments nous ont permis de déduire plus précisément les paramètres astrophysiques d'événements précédemment annoncés. J'attends avec impatience la prochaine campagne d'observation prévue au printemps 2019, au cours de laquelle nous prévoyons de détecter plus de deux fusions de trous noirs par mois de données collectées!

Selon les résultats de l'équipe, les BBH observés couvrent un large éventail de masses de composants, allant de 7, 6 à 50, 6 masses solaires. Ils ont également constaté que dans deux des BBH (GW151226 et GW170729), il est très probable qu’au moins un des trous noirs soit en train de tourner. Mais le plus important de tous, les nouvelles détections établissent deux nouveaux records dans l’étude des GW.

Par exemple, l'événement connu sous le nom de GW170818 a été localisé dans le ciel avec une précision extrême dans l'hémisphère nord céleste par les observatoires LIGO et Virgo. En fait, il a été identifié avec une précision de 39 degrés carrés (195 fois la taille apparente de la pleine lune), ce qui en fait le BBH le mieux localisé à ce jour.

Vue d'artiste de la fusion de trous noirs binaires. Crédit: LIGO / A. Simonnet.

De plus, l'événement connu sous le nom de GW170729 était la source d'ondes gravitationnelles la plus massive et la plus éloignée observée à ce jour. En plus d'impliquer une paire de trous noirs ayant une masse combinée supérieure à 50 fois celle du Soleil, la fusion a eu lieu il y a 5 milliards d'années et a libéré l'équivalent de près de cinq masses solaires sous forme de rayonnement gravitationnel.

À l’avenir, l’équipe espère faire davantage de découvertes lors de la troisième série d’observations (O3) d’Advanced LIGO et de Virgo, qui devrait débuter au début de 2019. Cette campagne bénéficiera de nouvelles améliorations de la sensibilité de LIGO et de Virgo, ainsi que de la l'inclusion de l'observatoire KAGRA du détecteur d'ondes gravitationnelles de Kamioka au Japon (éventuellement vers la fin de l'O3).

Comme l'explique Karsten Danzmann, directeur de la division Interférométrie laser et Astronomie en ondes gravitationnelles à AEI-Hanovre:

«Je suis heureux que de nombreuses technologies de détection avancées développées sur notre détecteur GEO600 aient contribué à rendre l’O2 si sensible et qu’une autre technologie mise au point par GEO600, la lumière comprimée, sera utilisée à LIGO et à Virgo.»

Observatoires actuels et planifiés des ondes gravitationnelles dans le monde entier. Crédit: LIGO-Caltech

Grâce à ces mises à niveau et à l’ajout de KAGRA, plusieurs dizaines d’événements GW résultant de la fusion de systèmes binaires sont prévus dans les années à venir. Ces derniers résultats offrent également une validation supplémentaire des instruments des observatoires LIGO et Virgo, ainsi que de l'efficacité de la collaboration internationale qui les sous-tend.

Et avec la détection de quatre événements supplémentaires liés au poids corporel, le nombre d'études de cas sur lesquelles les scientifiques peuvent s'appuyer a augmenté de près de 50%. Ce faisant, ils pourront en apprendre davantage sur la population de systèmes binaires à l'origine d'événements GW, sans parler de la vitesse à laquelle ces types de fusions ont lieu.

Les résultats des recherches de l'équipe ont également été présentés dans deux articles récemment publiés en ligne. Le premier article, intitulé «GWTC-1: catalogue des transitoires d’ondes gravitationnelles compactes observées par LIGO et Virgo au cours des première et deuxième phases d’observation, présente un catalogue détaillé de toutes les détections d’ondes gravitationnelles.

Le deuxième article, «Propriétés de la population de trous noirs binaires déduites des première et deuxième séquences d'observation de LIGO avancé et de Virgo avancée» décrit les caractéristiques de la population de trous noirs en fusion. LIGO est financé par la National Science Foundation (NSF) et exploité par Caltech et le Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Lectures complémentaires: Institut Albert Einstein

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