Les détecteurs LIGO ont enregistré des ondes de gravité pour la troisième fois

Par: Monique Menard | 2020-04-20

Comme dans les deux premiers cas, les ondes ont été générées par la collision de trous noirs, qui ont fusionné pour former un nouveau trou noir d’une masse d’environ 49 masses solaires.

Un groupe de scientifiques de la Faculté de physique de l’Université d’État Lomonosov de Moscou, dans le cadre de la collaboration scientifique internationale LIGO, a participé à l’enregistrement des ondes de gravité – pour la troisième fois dans l’histoire. Le signal gravitationnel a été enregistré sur deux détecteurs LIGO aux États-Unis. Cela a été rapporté dans un article accepté pour publication dans la revue Physical Review Letters.

Les scientifiques rapportent qu’aucune des expériences visant à détecter les ondes gravitationnelles n’a réfuté la théorie générale de la relativité d’Einstein. La particularité de la paire fusionnée de trous noirs enregistrée par LIGO pour la troisième fois est qu’au moins un trou noir de la paire a son propre moment de rotation, tourne, ne coïncide pas dans la direction du moment complet du mouvement orbital de la paire. Cela plaide en faveur de l’hypothèse selon laquelle les trous noirs qui composent la paire se sont formés loin l’un de l’autre.

Les détecteurs de l’Observatoire d’ondes gravitationnelles interférométriques laser ont enregistré des ondes gravitationnelles pour la troisième fois, confirmant que le nouveau canal d’obtention d’informations astrophysiques est devenu opérationnel. Comme dans les deux premiers cas, les ondes ont été générées par la collision de trous noirs, qui ont fusionné pour former un nouveau trou noir d’une masse d’environ 49 masses solaires.

« Ce qui est intéressant, c’est de savoir où se trouvaient les trous noirs au moment de la collision, il y a des milliards d’années. Alors que dans les premiers événements enregistrés, ils se trouvaient à 1,3 à 1,4 milliard d’années-lumière, dans le troisième événement, ils étaient environ deux fois plus éloignés. Deux détecteurs aux États-Unis ont enregistré des signaux avec un léger décalage temporel entre eux, d’environ trois millisecondes, ce qui donne des informations sur la direction d’où provient le signal. En général, la nature des trois événements est la même: la fusion des deux trous noirs », – dit le professeur de physique de l’Université d’État de Moscou, le docteur en sciences physiques et mathématiques Valery Mitrofanov. L’énergie libérée par la fusion de ces trous noirs, dépasse l’énergie lumineuse émise en même temps par toutes les étoiles et galaxies de l’univers.

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« La masse du trou noir est déterminée par la forme du signal de gravité. Par la vitesse, il est possible d’estimer la distance qui les sépare, et donc la taille. Les scientifiques veulent extraire le plus possible de ces trois signaux les ondes gravitationnelles. Y compris pour voir comment ces signaux sont liés, s’il y a des violations de la théorie générale de la relativité sur ces événements », – a ajouté le co-auteur de l’étude Sergei Vyatchanin, chef du Département de physique des oscillations de la Faculté de physique de l’Université d’Etat de Moscou du nom de MV Lomonosov.

Suite à l’analyse des signaux enregistrés par les détecteurs de l’Observatoire LIGO, il a été constaté qu’il est très probable que la paire de trous noirs récemment découverte n’a pas le même sens de rotation, c’est-à-dire qu’elle tourne dans des directions différentes, ce qui signifie que ces objets semblent s’être formés dans un amas d’étoiles dense séparément les uns des autres, puis ont formé un double système.

Une question importante liée à la propagation des ondes gravitationnelles est de savoir si elles présentent une dispersion, c’est-à-dire si leur vitesse de propagation dépend de leur fréquence. Les fréquences des ondes gravitationnelles enregistrées lors du troisième événement sont de l’ordre de 30 à 350 Hz environ. Les scientifiques rapportent que les ondes gravitationnelles de fréquences différentes dans la gamme étudiée s’étendent de leur source à la Terre avec la même vitesse, celle de la lumière, et que la dispersion est absente. Les scientifiques ne voient même pas une légère dispersion entre les différentes composantes de fréquence. Ainsi, il n’y a rien à remettre en cause la théorie générale de la relativité.

Les chercheurs attendent de nouveaux événements – l’enregistrement des ondes de gravité provenant non seulement de la fusion des trous noirs, mais aussi des étoiles à neutrons, ainsi que d’autres sources, qui sont dirigées vers les détecteurs LIGO.

L’observatoire LIGO est financé par la Fondation nationale des sciences des États-Unis (NSF). Il est construit et exploité par Caltech et le MIT. Le projet Advanced LIGO est financé par la National Science Foundation des États-Unis, la Max Planck Society d’Allemagne, le Science and Technology Support Council du Royaume-Uni et l’Australian Research Council, qui apportent tous une contribution importante au projet. Plus de 1000 scientifiques de différents pays participent au projet en se joignant à la collaboration scientifique LIGO – LSC, qui comprend la collaboration GEO. Le partenaire LIGO est la Virgo Collaboration, qui compte 280 scientifiques européens supplémentaires, soutenue par le Centre national de la recherche scientifique (CNRS) français, l’Institut national de physique nucléaire (INFN) italien, le Nikhef néerlandais, ainsi que les principaux instituts membres de la Virgo et le Laboratoire européen de gravité. Le troisième enregistrement des ondes de gravité par deux détecteurs LIGO, situés à Livingstone, en Louisiane, et à Hanford, à Washington, aux États-Unis, a eu lieu le 4 janvier 2017 dans le cadre d’un cycle d’observation qui a débuté le 30 novembre 2016 et se poursuit à ce jour.

La Russie est représentée au sein du LSC par deux équipes scientifiques: le groupe de la faculté de physique de l’université d’État de Moscou Lomonosov et le groupe de l’institut de physique appliquée de l’Académie des sciences de Russie (Nijni Novgorod).

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