Le détecteur d’ondes gravitationnelles LIGO a été témoin de la collision et de la fusion de deux petits trous noirs, ce qui confirme que la découverte initiale des ondes gravitationnelles n’était pas un accident.
Quelques mois après la découverte historique des ondes gravitationnelles, les physiciens ont recommencé! LIGO a découvert une autre collision dans un trou noir et a confirmé que la première détection d'ondes gravitationnelles n'était pas unique.
Le 26 décembre, des ondulations extrêmement faibles d'espace-temps traversant notre planète ont permis à l'observatoire d'un interféromètre laser à ondes gravitationnelles, ou LIGO, d'écouter. Le détecteur a détecté un "pépiement" distinctif d'une onde gravitationnelle. Et cela signifie que, encore une fois, nous avons assisté à une collision de proportions catastrophiques.
Ces ondulations dans l'espace-temps ont été introduites pour la première fois par Albert Einstein, il y a plus de 100 ans, lorsqu'il a formulé sa théorie générale de la relativité. Mais ce n’est que maintenant que l’humanité dispose d’outils capables de prouver son existence. Et cette découverte la plus récente est la preuve qu’une fois encore, Einstein avait raison.
Dans la galaxie, à une distance d'environ 1, 4 milliard d'années-lumière de la Terre, deux petits trous noirs étaient coincés dans l'inévitable spirale gravitationnelle. Leur destin fut scellé: ils tombèrent de plus en plus proches, jusqu'à ce qu'ils s'emboîtent rapidement l'un dans l'autre, se heurtant et se confondant. Comme lors de la première détection historique d’ondes gravitationnelles en septembre, ce tout dernier signal provenait de la confluence d’un trou noir. Fait intéressant, cet événement récent, appelé GW151226, incluait des trous noirs beaucoup plus petits. Cette paire ne pesait que 14 et 8 fois la masse du soleil. A cette époque, l'événement de septembre appelé GW150914 consistait en deux trous noirs fusionnants pesant 29 et 36 fois la masse du soleil. Au cours des deux événements, alors que les paires de trous noirs se confondaient sur le principe de l’hélice, elles déformaient l’espace et le temps, créant ainsi des ondes gravitationnelles. Lors des collisions, les «nouveaux» trous plus massifs qui ont émergé des collisions et les informations de ces fusions avaient des signaux dans leurs ondes codées, que nous avons pu détecter et déchiffrer.
L’événement de décembre a créé un nouveau trou noir dans 21 masses solaires. Mais lors de la collision, toute la masse solaire a été convertie de la matière en énergie, ce qui a provoqué de puissantes ondes gravitationnelles explosives dans l'espace intergalactique.
«Il est très important que ces trous noirs soient beaucoup moins massifs que ceux observés lors de leur première détection», a déclaré Gabriela González, porte-parole de LIGO Scientific Collaboration (LSC), dans un communiqué. «En raison de leurs masses plus légères, ils ont passé plus de temps (environ une seconde) dans la zone sensible des détecteurs. C’est un début prometteur pour aider à documenter les populations de trous noirs dans notre univers. » Le LIGO se compose de deux détecteurs en forme de «L» (lasers) situés en Louisiane et à Washington, à un peu moins de 2000 milles l'un de l'autre. Chaque bâtiment est constitué de deux tunnels perpendiculaires de 2, 5 km dotés d'interféromètres laser extrêmement sensibles. Le projet, financé par la National Science Foundation et géré par des physiciens du Caltech et du MIT, a été amélioré en sensibilité, ce qui permet à Advanced LIGO de détecter même de très légères fluctuations d'espace-temps, telles que les ondes gravitationnelles qui nous ont balayés.
Et le «faible» le dit gentiment. Advanced LIGO peut détecter la moindre courbure avec une précision 10 000 fois inférieure à la largeur d'un proton.
La deuxième découverte "a vraiment mis" O "comme observatoire à LIGO", a déclaré Albert Lazzarini, directeur adjoint du laboratoire LIGO à Caltech. «Avec la découverte de deux événements puissants dans les quatre mois suivant notre premier lancement, nous pouvons prédire la fréquence à laquelle les ondes gravitationnelles pourront être entendues dans le futur. LIGO nous offre une nouvelle façon d'observer certains des événements les plus sombres et les plus énergiques de notre univers. "
Pour la première fois, l’humanité a eu l’idée d’un univers «sombre», un domaine qui nous est toujours invisible. La collision de deux trous noirs ne génère pas nécessairement d'émissions dans le spectre électromagnétique (c'est-à-dire la lumière). Ainsi, l'astronomie traditionnelle, pour la plupart, ne peut être témoin de ces événements. Mais LIGO "ressent" le mouvement de l'espace-temps, cherchant quand ces collisions violentes se produisent. «Avec l'avènement de Advanced LIGO, nous nous attendions à ce que les chercheurs réussissent à détecter des événements inattendus, mais ces deux événements dépassent toujours nos attentes», a déclaré Frances A. Cordova, directrice de la NSF (National Science Foundation).
Advanced LIGO est maintenant devenu suffisamment sensible pour détecter les phénomènes gravitationnels les plus puissants de l'univers. Comme il devient de plus en plus sensible, il est difficile de prédire ce que nous trouverons d’autre dans la nuit gravitationnelle.
