Après cinq années d’amélioration, le détecteur d’ondes gravitationnelles le plus puissant a de nouveau été mis en service: la détection des plus petites oscillations dans l’espace-temps.
L'observatoire interférométrique laser qui étudie les ondes gravitationnelles (LIGO) consiste en deux objets distincts situés dans les villes de Washington et de Louisiane. Son but est de détecter le passage des ondes gravitationnelles dans l'espace-temps qui nous entoure. Les ondes gravitationnelles se forment lors de l'accélération et de la décélération du mouvement d'objets spatiaux d'une masse énorme. Elles peuvent être générées, comme le prédisent les scientifiques, d'événements cosmiques extrêmes tels que les collisions de trous noirs et les éclats de supernovae. La propagation des ondes gravitationnelles dans l’espace, préservant l’énergie de ces événements, ressemble à des ondulations de l’eau à la surface d’un étang.
L'émergence de la possibilité de détecter de telles ondes ouvrira une nouvelle ère dans l'astronomie des ondes gravitationnelles. Ces signaux peuvent être utilisés pour étudier les processus internes d’un certain nombre d’événements les plus énergétiques de l’Univers.
Les premières observations de LIGO ont eu lieu entre 2002 et 2010, mais pendant ces 8 années, l'observatoire n'a trouvé aucun signal confirmant l'existence d'ondes gravitationnelles. L'amélioration des interféromètres réduira le niveau de bruit indésirable qui interfère avec le fonctionnement de l'équipement. Cela permettra à l'observatoire mis à jour de basculer vers un nouveau mode de recherche plus précis pour ces vibrations gravitationnelles insaisissables. Vendredi, le LIGO mis à jour a commencé ses recherches avec une sensibilité trois fois plus grande que son prédécesseur. Selon le personnel de l'observatoire, des détecteurs nouveaux et améliorés seront capables de détecter des ondes gravitationnelles provenant d'une distance de 225 millions d'années-lumière. Dans les études menées avant la modernisation de l'équipement, la distance parcourue par la recherche n'excédait pas 65 millions d'années-lumière. (À titre de comparaison, le LIGO mis à jour peut détecter les ondes gravitationnelles provenant d'une zone de l'espace dix fois plus éloignée que la galaxie d'Andromède la plus proche de notre voie lactée.) Cette amélioration de la sensibilité permet de couvrir une surface 27 fois plus grande que celle des études précédentes.
La théorie générale de la relativité d’Einstein prédit l’existence d’ondes gravitationnelles et les observations indirectes convainquent les astrophysiciens de leur existence et de leur influence déterminante. En même temps, il est impossible de les attraper dans l’espace avec une observation directe. Cela signifie que les oscillations des ondes gravitationnelles sont plus faibles que prévu, et que des dispositifs plus sensibles sont nécessaires pour les détecter (par exemple, un LIGO amélioré).
Bien que la recherche ait été assez compliquée jusqu'à présent, les principaux scientifiques impliqués dans cette expérience importante espèrent détecter ces ondes dans l'espace-temps.
Dans un entretien avec BBC World Service, Kip Thorn, physicien théoricien au California Institute of Technology, qui était à la pointe de cette expérience de recherche, a déclaré qu'il ne fait aucun doute que des oscillations gravitationnelles seront trouvées. Si même l'observatoire mis à jour ne peut pas trouver de signes de leur existence, ce sera très surprenant. David Reiz, directeur exécutif du programme LIGO du California Institute of Technology, affirme dans son communiqué de presse que des tentatives expérimentales de détection des ondes gravitationnelles sont en cours depuis plus de 50 ans, mais qu'elles n'ont pas encore été découvertes car elles sont très rares et présentent une amplitude minimale d'oscillations. .
Mais comment sont-ils petits? Puisque les ondes gravitationnelles traversent l’espace qui nous entoure, il faut détecter de petites oscillations dans l’espace séparant les objets, et les lasers modernes du système sont capables de déterminer des oscillations qui constituent un milliardième de la largeur d’un atome. Mais avec une augmentation de la sensibilité de l'interféromètre, il peut commencer à détecter des signaux indésirables. En conséquence, l'observatoire LIGO a été construit sous la forme de deux objets distants situés de part et d'autre des États-Unis. Si une station détecte un signal faible et que la seconde ne le détecte pas, il peut s'agir de fluctuations locales causées par l'activité sismique ou le déplacement de véhicules. Lorsqu'un signal est détecté par les deux stations, on peut supposer qu'une onde gravitationnelle a été détectée.
Désormais, lors de l'utilisation d'une nouvelle technologie stabilisant les miroirs d'interféromètre d'un observatoire amélioré, le bruit affectant la sensibilité de LIGO a été supprimé, ce qui permet au détecteur de détecter des signaux beaucoup plus faibles. Cela pourrait être le début d'une nouvelle ère de l'astronomie en étudiant les ondes gravitationnelles. Les scientifiques espèrent que grâce à la mise au point de l'équipement, il sera capable de capter les vagues à une distance 10 fois supérieure à la précédente, ce qui nous permettra de détecter les échos des plus grandes collisions cosmiques. De plus, comme l'a ajouté Reitz, la capacité de l'observatoire à en voir 10 fois plus aidera à détecter un grand nombre de fusions d'étoiles à neutrons doubles chaque année.
