Ce catalogue répertorie 35 événements détectés durant le run O3b, dont 32 sont vraissemblblement des coalescences de trous noirs, et 3 seraient des coalescences de couples formés pas une étoile à neutrons et un trou noir, en considérant que les objets compacts de moins de 3 masses solaires sont de bons candidats pour être des étoiles à neutrons. Aucun couple d'étoiles à neutrons n'a été détecté pendant O3b. La figure ci-dessous résume les valeurs les plus probables des paramètres essentiels de 8 événements particuliers.
Figure : Valeurs les plus probables des 3 parametres de 8 systemes binaires particuliers du catalogue GWTC-3: la masse chirp M ; le rapport de masse q (entre l'objet le plus massif et le moins massif) et la distance DL.
Credits : LIGO-Virgo-KAGRA Collaborations/Isobel Romero-Shaw/OzGrav.
Coalescences d'étoiles à neutrons et trous noirs
- GW191219_163120 est une coalescences entre une étoile à neutrons et un trou noir aux masses extrêmement inégales : 31,1 M⊙ pour le trou noir contre seulement 1,17 M⊙ pour l'étoile à neutrons, une des moins massives jamais observées.
- GW200115_042309 est une coalescence très claire entre une étoile à neutron et un trou noir, qui a déjà fait l'objet d'un article spécial. Nous estimons la masse du trou noir à environ 5,9 M⊙ contre 1,44 M⊙. pour celle de l'étoile neutrons.
- GW200210_092254 : il est possible que ce soit une binaire étoile à neutrons-trou noir. L'objet le plus lourd, avec une masse de 24,1 M⊙ ,est très vraissemblablement un trou noir. Mais la masse de l'objet le plus léger est 2,83 M⊙ ,qui pourrait être celle d'un trou noir léger ou d'une étoile à neutrons massive. Cet événement est assez semblable à GW190814 dans le précédent catalogue O3a. Compte-tenu de ce que nous savons des étoiles à neutrons, la source de GW200210_092254 est probablement une binaire de trous noirs, mais on ne peut en être certain.
Des lecteurs attentifs pourront noter l'absence de GW200105_162426, qui a déjà fait l'objet d'une publication conjointe avec GW200115_042309. C'est que la probabilité que GW200105_162426 soit d'origine astrophysique n'est que de 36%, qui est inférieur au seuil de 50% nécessaire pour figurer dans le catalogue. Bien que ne passant pas ce seuil de de 50%, l'événement se détache clairement du bruit de fond, ce qui en fait définitivement un évenement intéressant ! Si GW200105_162426 est bien d'origine astrophysique, sa source est composée d'un trou noir de 9,0 M⊙ et d'une étoile à neutrons de 1,91 M⊙.
coalescence de deux trous noirs
- GW200220_061928 est probablement la binaire de trous noirs à la masse totale la plus élevée du catalogue ( mais moins que GW190521 et GW190426_190642 de O3a). Celle ci vaut 148 M⊙ (87 M⊙ et 61 M⊙ pour chacun des trous noirs). Le trou noir résultant de la fusion a une masse de 141 M⊙, plus grande que 100 M⊙ , seuil au-delà du quel on entre dans la catégorie des trous noirs de masse intermediaire.
- GW191204_171526 est une binaire de trous noirs dont le spin effectif est positif avec un bon degré de confiance. Le spin effectif est un paramètre que l'on peut extraire du signal gravitationnel. Une valeur positive indique qu'au moins un des trous noirs tourne sur lui-même, et que le spin total est aligné sur l'axe de rotation orbital. Cette information de spin est un indice clé pour exliquer comment la binaire s'est formée. Le premier év"nement ayant un spin effectif positif était GW151226. Pour GW191204_171526, les masses des deux trous noirs sont 11,9 M⊙et 8,2 M⊙ , et la masse du trou noir résultant de la fusion est 19,21M⊙.
- GW191129_134029 possède la masse totale la plus faible du catalogue O3b. Nous sommes assez surs des masses des trous noirs : 17,5 M⊙ pour la masse totale, 10,7 M⊙ et 6,7 M⊙ pour les deux masses du système. Le trou noir résultant de la fusion possède une masse de 16,8 M⊙.
- GW191109_010717est une binaire de trous noirs avec une forte suspicion de spin effectif négatif. Ceci indiquerait que les spins des deux trous noirs seraient alignés dans le sens opposé à celui de la rotation orbitale, autrement dit que les deux objets compacts pourrait avoir tourné dans le sens opposé à leur sens de rotation orbitale au sein du système binaire. La probabilité que le spin effectif soit négatif est de 90 %. Des spins effectifs négatifs semblent plus rares parmi les événements que nous avons détectés, que les spins effectif positifs. GW191109_010717 possède aussi une des sources les plus massives avec 65 M⊙ et 47 M⊙ pour chacun des deux trous noirs, et 107 M⊙ pour le trou noir résultant de la fusion. Puisque sa masse est proche de celle de GW200220_061928, dans les plots nous mettons l'accent sur GW200225_060421, qui est notre autre candiat possèdant une forte probabilité (environ 85%) d'avoir une spin effectif négatif.
Vers le futur
Les collaborations LIGO and Virgo ont révélé que notre univers contient abondance de sources gravitationnelles. A ce jour, nous avons observé 90 événements. Ce nouveau catalogue GWTC-3 ajoute 35 événenents, dont nos meilleurs candidats de coalescences entre une étoile à neutrons et un trou noir. Avec les nouveaux événements à venir, nous aurons de plus en plus d'informations sur les objets compact les produisant, leurs propriétés comme population, et aussi aurons plus de possibilités pour tester la Relativité Générale. Détecter plus d'évenements signifie aussi augmenter nos chances de tomber sur des membres plus rares de ces populations.
Les détecteurs Advanced LIGO and Advanced Virgo sont aujourd'hui à l'arrêt pour une phase d'amélioration avant d'entamer le 4° run d'observation (O4) , dont le début est actuellement prévu courant 2022. Le détecteur KAGRA, au Japon, va rejoindre O4 pour toute la durée du run. L'ajout de nouveaux détecteurs au réseau va permetttre d'amélioration la localisation des source potentielles.
Entre temps; nous continuons d'analyser les données, à la recherche d'événements non encore découverts, comme par exemple les ondes continues, ou les ondes stochastiques, et bien sûr, à la recherche d'éventuelles surprises !
