Les détecteurs d'ondes gravitationnelles «améliorés» font cinq découvertes passionnantes en un mois

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L'illustration de cet artiste montre deux étoiles à neutrons en collision, les noyaux super denses laissés après que les étoiles ont subi des explosions de supernova. (Crédit image : NASA/Swift/Dana Berry)



Un mois seulement après le début d'un nouveau cycle d'observation après des améliorations significatives, les détecteurs d'ondes gravitationnelles ont déjà utilisé des ondulations dans l'espace-temps pour identifier cinq collisions potentielles de proportions cosmiques – dont une qui pourrait être le tout premier trou noir trouvé fusionnant avec une étoile à neutrons .

Le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) a commencé son troisième cycle d'observation en avril, en utilisant ses deux emplacements de détecteurs - un dans l'État de Washington et un en Louisiane - combinés avec le détecteur Virgo en Italie pour localiser les affrontements titanesques à travers le cosmos.

Lors d'une conférence de presse ce matin (2 mai), les chercheurs de LIGO et de Virgo ont discuté des découvertes les plus récentes de la collaboration et de ce que l'avenir réserve au domaine en rapide amélioration de l'astronomie des ondes gravitationnelles.



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«Cette série ouvre une nouvelle ère dans l'astronomie des ondes gravitationnelles, une ère dans laquelle les candidats à la détection sont rendus publics le plus rapidement possible après que nous ayons pris les données. En seulement un mois d'observation, nous avons identifié cinq candidats aux ondes gravitationnelles, et cela a été rendu possible par les améliorations substantielles apportées aux détecteurs LIGO et Virgo au cours des 18 derniers mois », Patrick Brady, porte-parole élu de LIGO et physicien à l'Université du Wisconsin-Milwaukee, a déclaré lors de la conférence de presse.

En suivant de minuscules distorsions dans l'espace-temps - basées sur de minuscules variations dans la vitesse à laquelle les lasers sont capables de traverser des parties d'une structure géante en forme de L - chacun des détecteurs LIGO est capable de détecter des collisions massives à des millions ou des milliards d'années-lumière de la Terre. . En combinant leurs mesures à travers les États-Unis et en ajoutant les détections du détecteur similaire Virgo en Italie, les scientifiques peuvent trianguler les sources potentielles des événements cataclysmiques. Et comme ces outils sont calibrés pour être plus sensibles dans le temps, ils peuvent capter des signaux plus faibles et plus éloignés.



Trois des résultats les plus récents semblent être des fusions impliquant deux trous noirs, et l'un semble être une fusion de deux superdenses étoiles à neutrons , a déclaré Brady. Et 'le cinquième candidat, que nous avons trouvé le 26 avril, permet la possibilité intrigante qu'il provienne de la collision d'une étoile à neutrons avec un trou noir', a-t-il ajouté. 'Malheureusement, ce candidat est plutôt faible, il nous faudra donc un certain temps pour parvenir à une conclusion solide à ce sujet. Les astronomes du monde entier ont suivi avec passion les candidats de la semaine dernière à l'aide de télescopes au sol et dans l'espace, bien qu'il semble pour le moment qu'aucune des sources n'ait été identifiée, mais il s'agit vraiment d'une entreprise mondiale et multidisciplinaire.

'En effet, avril a été un mois scientifique incomparable', a ajouté Giovanni Prodi, coordinateur de l'analyse des données de Virgo et chercheur à l'Université de Trente et à l'Institut national de physique nucléaire de l'INFN.

Vue aérienne de l



Vue aérienne de l'observatoire LIGO Hanford, montrant les bras de 2,5 milles (4 kilomètres).(Crédit image : Laboratoire LIGO)

Depuis sa première détection en 2015, LIGO a enregistré des preuves de deux fusions d'étoiles à neutrons, de 13 fusions de trous noirs et d'une fusion possible d'un trou noir et d'une étoile à neutrons, selon une déclaration publié par le MIT. Les fusions d'étoiles à neutrons peuvent produire de la lumière, ce qui envoie les télescopes courir pour trouver des preuves visibles des événements. (Des chercheurs ont pu repérer la lumière de la première fusion d'étoiles à neutrons, détectée en 2017, à l'aide de plus de 70 télescopes terrestres et spatiaux.)

Les astronomes sont toujours à la recherche de preuves des deux détections les plus récentes, les 25 et 26 avril. La première, une fusion potentielle d'étoiles à neutrons, s'est probablement produite à environ 500 millions d'années-lumière de la Terre, ont indiqué les chercheurs dans le communiqué. Mais comme un seul des deux observatoires LIGO a capté le signal, avec Virgo, les chercheurs doivent rechercher plus d'un quart du ciel des preuves de la collision.

La seconde, qui aurait pu être une étoile à neutrons entrant en collision avec un trou noir, s'est produite à environ 1,2 milliard d'années-lumière ; il a été détecté sur les trois sites, permettant aux scientifiques de restreindre son emplacement à environ 3 pour cent du ciel.

Bien que LIGO ne coordonne pas les astronomes à la recherche des cibles qu'ils trouvent, le projet encourage cette recherche en publiant rapidement les résultats préliminaires après chaque détection, ont déclaré les chercheurs lors de la conférence de presse.

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Radiotélescopes du monde entier qui ont enregistré la fusion en 2017 de deux étoiles à neutrons.

Radiotélescopes du monde entier qui ont enregistré la fusion en 2017 de deux étoiles à neutrons, détectée pour la première fois par LIGO.(Crédit image : Paul Boven)

« Également unique à cette course d'observation, nous utilisons maintenant un système d'alerte public automatisé pour la première fois, vous pouvez donc maintenant suivre avec Événements LIGO / Vierge sur Twitter au fur et à mesure que l'action se déroule », a déclaré Jess McIver, chercheuse au laboratoire LIGO de Caltech, lors de la conférence de presse.

'Et ces alertes publiques donnent également un aperçu plus approfondi du processus scientifique', a ajouté McIver. « Tout le monde peut suivre l'évolution de notre compréhension de ces événements grâce à une analyse minutieuse des données et à un étalonnage amélioré. .'

Ces premières notifications sont envoyées très peu de temps après les détections, mais les chercheurs des détecteurs d'ondes gravitationnelles continuent d'analyser les signaux pour filtrer le bruit de fond et déterminer la probabilité qu'il s'agisse de certains types de signaux après coup, en publiant des bulletins mis à jour. Les chercheurs peuvent publier des articles sur des candidats exceptionnellement intéressants dans environ trois mois, a déclaré Brady, et idéalement, la collaboration publiera une liste finale après environ six mois détaillant les candidats et les événements confirmés pour chaque partie de la course.

Les chercheurs ont ajouté qu'ils ne s'attendaient à des résultats plus nombreux et meilleurs que pour le reste du cycle – et qu'un nouveau détecteur, le détecteur d'ondes gravitationnelles Kamioka (KAGRA) au Japon, devrait être en ligne pour aider dans les dernières parties de la course d'observation. Et ils n'anticipent qu'une plus grande sensibilité dans l'observation des tournées à suivre. (De plus, une installation LIGO prévue en Inde stimulerait davantage les découvertes.)

'La chose la plus excitante du début d'O3 [ce troisième cycle d'observation] est qu'il est clair que nous passons d'un événement tous les quelques mois à quelques événements chaque mois', a déclaré Salvatore Vitale, chercheur au laboratoire LIGO du MIT. lors de la conférence de presse. «Cela va permettre tous ces types de tests qui nécessitent soit une détection très forte et très claire, soit beaucoup de détections. Et nous aurons les deux.

Les chercheurs ont déclaré qu'à l'avenir, les détecteurs d'ondes gravitationnelles pourraient être capables d'enregistrer des supernovas lointaines – en ce moment, dans notre galaxie, mais un jour peut-être dans des galaxies plus éloignées. Ils peuvent également être capables de détecter des signaux provenant d'étoiles à neutrons en rotation ou d'autres sources exotiques. Et ils pourraient en apprendre davantage sur le sort des fusions, par exemple si les fusions d'étoiles à neutrons forment une nouvelle étoile à neutrons plus grande, ou deviennent instables et s'enfoncent dans un trou noir.

'Ce qui est formidable dans notre situation actuelle, c'est que nous commençons tout juste à voir le champ de l'astronomie des ondes gravitationnelles s'ouvrir', a déclaré Brady. 'Alors que les détecteurs subissent une séquence d'améliorations au cours de la prochaine décennie, nous aurons la capacité de voir [les fusions de trous noirs et d'étoiles à neutrons] dans tout l'univers et … la possibilité de mesurer peut-être les ondes gravitationnelles de la rotation les étoiles à neutrons et même des choses que nous n'avons pas encore considérées comme des sources sérieuses.'

«Et c'est une grande chose pour nous; ouvrir une nouvelle fenêtre sur l'univers comme celui-ci nous apporte, espérons-le, une toute nouvelle perspective sur ce qui existe », a-t-il ajouté.

Envoyez un courriel à Sarah Lewin à slewin@demokratija.eu ou suivez-la @SarahExplains .Suivez-nous sur Twitter @Spacedotcom et sur Facebook .