Quelques liens sur la découverte des ondes gravitationnelles   

 

 

 

 

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Dessin de Lison Bernet pour le CNRS

Le 14 septembre 2016, nous avons tous été comprimés et dilatés par une déformation spatio-temporelle d’une quantité infime (0,000000000000000001 m). Ce qui revient à dire que nos protons ont été secoués d'un millième de leur taille!

Une onde a traversé la Terre et chacun de nous. Elle se propageait depuis plus d’un milliard d’années. Les physiciens ont démontré qu’elle provenait de la rencontre de 2 trous noirs qui ont fini par fusionner en un seul.

 

 

 

 

L’Irfu n’est pas impliqué dans la collaboration LIGO-VIRGO qui a fait cette découverte. Les physiciens de l’Irfu scrutent l’Univers violent pour en comprendre ses mystères. Certains ont cherché à détecter des signaux avec d'autres messagers, comme les gammas ou les neutrinos, qui seraient corrélés à cette fusion de 2 trous noirs. Rien n’a été trouvé pour le moment.

Voici quelques réactions envoyées le jour de la conférence de presse du 11 février dernier.

La région probable où se serait produit le sursaut LIGO a été observée au même moment par INTEGRAL. En effet, l'anticoïncidence du spectromètre SPI (SPI/AC) peut observer le ciel quasiment en permanence, dans quasiment 4π stéradians entre 75 keV et 2 MeV. Malheureusement, ce détecteur ne fait pas d'imagerie, mais il a une résolution temporelle de 50 ms. On a donc pu chercher une coïncidence temporelle entre l'évènement LIGO et un éventuel sursaut d'émission X dur/gamma. Aucune émission n'a été trouvée dans toute la boîte d'erreur LIGO, ce qui nous amène à conclure que l'émission éventuelle X dur/gamma, liée à cet événement, dégagerait au moins un million de fois moins d'énergie que l'énergie propagée par les ondes gravitationnelles. L'instrument GBM de Fermi devrait publier un sursaut X dur coïncidant temporellement avec l'événement LIGO dans une gamme d'énergie proche de celle de SPI/AC. Comme SPI/AC est plus que 10 fois plus sensible que le GBM, cet instrument aurait dû voir ce sursaut. Le fait qu'on ait rien vu montre probablement que le sursaut GBM n'est pas lié à un évènement cosmique. On peut dire que l'anticoïncidence de SPI est le meilleur instrument actuellement pour suivre ce genre d'évènement en X dur/gamma non localisés dans le ciel.
Un article Savchenko et aL. a été être soumis le 12 février pour décrire ces résultats.
Cette découverte peut être considérée comme le début de l’ère de l’astrophysique/l’astronomie multi-messager: jusque maintenant l’astronomie était basée sur les photons (d’origines et d’énergies très variées mais quand même toujours des photons). Depuis 3 ans environ on a commencé à inclure les neutrinos (après la découverte des neutrinos d’origine astrophysique par IceCube); la possibilité de combiner maintenant tous ces informations avec un troisième messager de l’univers violent ouvre des voies nouvelles et excitantes. L’analyse ANTARES/IceCube/Ligo/Virgo est un premier pas dans cette direction. Cette analyse montre l’importance de cette nouvelle forme de collaboration entre expériences très variées nécessaire pour réaliser l’astronomie multi-messager. Les collaborations ANTARES, IceCube, LIGO et Virgo ont cherché conjointement une contrepartie neutrino à l’évènement onde gravitationnelle GW150914 détectée par LIGO. Même s’ils n’ont pas pu mettre en évidence une source de neutrinos coïncidant avec l’onde gravitationnelle, cette analyse démontre les avantages et la faisabilité d’analyses communes entre ces expériences très variées. Nous attendons donc avec impatience l’analyse des autres données LIGO déjà enregistrées et encore plus le début de la prise de données conjointe entre LIGO et le détecteur européen Virgo. Les expériences de toutes les longueurs d'ondes et de tous les messagers sont prêtes et ont mis toutes les chances de leur côté pour découvrir la première source astrophysique "multi-messager".
C'est une découverte majeure et magnifique. La physique est sublime : deux objets d'une centaine de kilomètres de rayon et de 30 masses solaires (des trous noirs, donc), distants l'un de l'autre de 350 km, qui orbitent à 75 rotations par seconde avant de fusionner en quelques millièmes de secondes, atteignant une vitesse relative de 50% de la vitesse de la lumière ! La fusion des deux trous noirs en un trou noir de 70 masses solaires relâche trois masses solaires d'énergie dans l'Univers sous forme d'ondes gravitationnelles... ça défie l'imagination ! Encore plus extraordinaire : des observateurs sur Terre ont pu observer ces ondes après qu'elles aient parcouru la fabrique de l'espace-temps pendant un milliard d'années avant d'atteindre notre planète en septembre dernier. Les physiciens de LIGO ont détecté à deux endroits et presque simultanément une perturbation dans la métrique de l'espace qui correspond au millième de la taille du proton (10 moins 18 mètre). Une incroyable prouesse technique ! Ce qui est amusant, c'est que le LHC sonde aussi la matière à cette échelle-là.

ainsi qu'une page de questions-reponses sur cette extraordinaire découverte:

 

Quelques ressources pédagogiques:

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conférences grand public 

vidéos

radio, blog, BD, chanson

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Simulation par ordinateur des ondes gravitationnelles produites lors de la fusion de deux trous noirs. Werner Benger, CC BY-SA

 

 
S. Kerhoas-cavata, dépêche du 12/02/2016
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