Ce résultat confirme l’existence d’une nouvelle population de trous noirs.
Et voici la troisième détection d’un signal d’ondes gravitationnelles ! Ces ondulations infimes de l’espace-temps sont provoquées par des phénomènes cataclysmiques dans le cosmos, et comme dans le cas des deux premiers événements, ces ondes ont été émises lors de la fusion de deux trous noirs en un plus gros. Le nouveau trou noir, situé à près de 3 milliards d’années-lumière de la Terre (soit deux fois plus loin que les événements précédents) est environ 49 fois plus lourd que le Soleil, une masse intermédiaire, entre celles de 62 et 21 masses solaires des événements précédents.
Cette découverte est décrite dans un nouvel article publié aujourd'hui par la revue scientifique Physical Review Letters. Elle a eu lieu au cours de la campagne actuelle de prise de données des deux détecteurs LIGO qui a démarré le 30 novembre dernier et se poursuivra pendant l’été. Ces instruments situés à Hanford dans l’Etat de Washington et à Livingston en Louisiane seront alors rejoints par le détecteur européen Virgo.
"Avec cette troisième détection nous confirmons l’existence d’une population inattendue de trous noirs stellaires dont la masse dépasse vingt fois celle du Soleil," explique Jo van den Brand du laboratoire Nikhef et de l’Université VU d’Amsterdam, le porte-parole récemment élu de la collaboration Virgo. "Les deux collaborations Virgo et LIGO ont travaillé ensemble pour aboutir à la détection de ces événements extraordinaires qui se sont déroulés il y a des milliards d’années.”
La troisième détection, baptisée GW170104 car enregistrée le 4 janvier 2017, a été analysée avec soin par la Collaboration Scientifique LIGO (LSC) et la collaboration Virgo, qui regroupent plus de 1200 scientifiques appartenant à une centaine de laboratoires répartis sur quatre continents. Les efforts de cette vaste collaboration au niveau mondial avaient été couronnés de succès lors de la première observation directe des ondes gravitationnelles en septembre 2015, lors de la première prise de données des détecteurs LIGO. Ensuite, un second événement avait été détecté en décembre 2015. Dans les trois cas, les ondes gravitationnelles enregistrées ont été émises lors des collisions très énergétiques de deux trous noirs – des événements qui, juste avant la fusion, émettent sous forme d’ondes gravitationnelles une puissance supérieure à la puissance lumineuse produite par l’ensemble des étoiles de toutes les galaxies de l’Univers visible.
Cette nouvelle détection apporte des informations sur la manière dont les trous noirs tournent sur eux-mêmes. En plus d’orbiter l’un autour de l’autre, les deux trous noirs ont un mouvement de rotation propre. Un peu comme deux patineurs qui font la toupie tout en valsant de concert. Ces trous noirs peuvent tourner dans le même sens que leur mouvement de révolution orbital ou bien dans le sens contraire. De plus, leur axe de rotation peut être incliné par rapport au plan de leur orbite, dans n’importe quelle direction. L’analyse des données de GW170104 indique que l’un au moins des trous noirs avait un mouvement de rotation incliné, ce qui donne des informations sur la manière dont cette paire de trous noirs a pu se former. (Voir la simulation ici)
Le détecteur Virgo a bénéficié d’un programme d’améliorations majeures appelé « Advanced Virgo ». Une première prise de données test a été organisée avec succès début mai. La sensibilité de l’instrument est améliorée rapidement et il est prévu que Virgo rejoigne prochainement les détecteurs LIGO ce qui, notamment, permettra d’augmenter grandement la précision avec laquelle une source d’ondes gravitationnelles peut être localisée dans le ciel, et améliorer ensemble nos connaissances sur l’évolution de notre Univers.
Le laboratoire Artemis, au sein de l’Observatoire de la Côte d’Azur, fait partie de la collaboration Virgo. Virgo est le détecteur d’ondes gravitationnelles européen localisé près de Pise, en Italie. Virgo a été financé principalement par la France (CNRS) et l’Italie. Depuis 2007, LIGO and Virgo collaborent ensemble à la recherche des ondes gravitationnelles. Les scientifiques d’Artemis participent au développement de Virgo sur nombre d’aspects : le développement de lasers de puissance pour Virgo, l’étude des bruits liés à la détection, l’interprétation astrophysique des signaux détectés, et la recherche de contreparties électromagnétiques aux événements gravitationnels. Le détecteur Advanced Virgo rejoindra les détecteurs Advanced LIGO pour des observations simultanées dans le courant de l’été 2017.
Contacts presse : Nelson Christensen : Nelson.Christensen@oca.eu Gilles Bogaert : bogaert@oca.eu
