« Retour sur la détection d’une fusion de deux trous noirs »

Retour sur la détection d’une fusion de deux trous noirs annoncée hier soir par les collaborations Ligo (États-Unis) et Virgo (Europe). Pour la première fois, la région de l’espace d’où provenaient les ondes gravitationnelles a pu être cernée.

  • Ce qu’il faut savoir

  • Upgradé, le détecteur européen d’ondes gravitationnelles Virgo est récemment devenu dix fois meilleur et devait permettre de sonder un volume d’espace mille fois plus grand qu’en 2011 (date à laquelle Virgo s’était arrêté pour apporter ces améliorations).
  • Pendant trois semaines environ depuis le début du mois d’août, Virgo a effectué une nouvelle campagne d’observation baptisée « Run d’Observation 2 » (O2), en tandem avec Ligo, son cousin situé aux États-Unis constitué de deux détecteurs identiques.
  • Les trois machines ont détecté pendant cette période une fusion de deux trous noirs dont les masses sont respectivement de 25 et 31 fois celle du Soleil. En bonus, elles ont permis de mieux localiser cette fusion qui a donné un trou noir de 53 masses solaires à 1,8 milliard d’années-lumière de la Voie lactée.

Ondes gravitationnelles : leur détection expliquée en une minute  Ça y est, des ondes gravitationnelles ont été détectées. Ces fluctuations de l’espace-temps proviennent de la fusion de deux trous noirs d’environ 30 fois la masse de notre Soleil. Découvrez dans cette vidéo comment les scientifiques de Ligo ont pu effectuer ces premières mesures.

Après la confirmation de la belle découverte du détecteur Virgo, voici la carte montrant la localisation possible de cette fusion entre deux trous noirs formant initialement un système binaire. Contrairement aux observations précédentes, qui n’avaient été réalisées qu’avec le seul couple d’instruments Ligo, aux États-Unis, alors seul opérationnel, celle-ci a été réalisée conjointement avec leur homologue européen. Dans un futur proche, les détections se feront également avec le concours d’autres machines similaires, comme celle construite par les Japonais, le Kamioka Gravitational Wave Detector (Kagra).

Sur cette image de la voûte céleste, avec la Voie lactée, les régions entourées sont celles de plus forte probabilité pour la présence de la source GW170814. La combinaison des observations de Ligo et de Virgo permet de bien mieux localiser la région où s’est produit cet évènement. © Collaboration Virgo, LIGO Scientific Collaboration 

Cette triple détection a permis de réaliser une triangulation pour repérer l’origine de cette bouffée d’ondes gravitationnelles. Ces détecteurs ne sont pas comparable à un télescope fonctionnant dans le visible, bien sûr, et la localisation ne peut donc pas être aussi précise. Mais elle représente déjà un grand progrès car on va pouvoir plus efficacement combiner les observations des détecteurs d’ondes gravitationnelles avec d’autres instruments d’observations, observant eux dans le domaine des ondes électromagnétiques comme le Nuclear Spectroscopic Telescope Array (Nustar), qui observe les rayons X, ou encore Integral dont le regard est dans le domaine des rayons gamma.

Comme pour les détections de fusion de trous noirs précédentes, des simulations numériques permettent de reconstituer ce qui c’est produit et de représenter ces événements avec des images de synthèse.

Cette animation montre la coalescence de deux trous noirs en orbite détectés par Ligo et Virgo le 14 août 2017. La force de l’onde gravitationnelle est indiquée par la hauteur de la crête de l’onde ainsi que par des couleurs. Le vert foncé indique des champs faibles et le violet des champs forts. L’amplitude de l’onde gravitationnelle est rééchelonnée dans le temps, ce qui permet de montrer le signal durant toute la coalescence et pas seulement à proximité de la fusion, où elle est la plus forte. De plus, la taille des trous noirs est augmentée d’un facteur deux pour améliorer la visibilité. © Simulation numérique : S. Ossokine, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes project ; Visualisation scientifique : T. Dietrich (Max Planck Institute for Gravitational Physics), R. Haas (NCSA).

Sources

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