"C'était un moment magique." Le bruit émis par les trous noirs se fait entendre pour la première fois
Après un quart de siècle à les suivre, les astronomes ont enfin détecté les ondes gravitationnelles générées par les trous noirs des millions à des milliards de fois plus massifs que le soleil.
Les scientifiques ont enfin pu détecter le bruit de fond émis par le tourbillon des trous noirs géants, après avoir tenté pendant un quart de siècle de le suivre. Et ce qui a permis de les entendre pour la première fois, c'est une technique inédite de détection des ondes gravitationnelles, qui ouvre une "nouvelle fenêtre sur l'univers".
Ces résultats, annoncés jeudi, sont le fruit d'une collaboration à grande échelle des plus grands radiotélescopes du monde, qui ont pu capter cette vibration de l'univers "avec une précision d'horloge", ce qui a suscité l'enthousiasme des auteurs de l'étude, qui a été publié simultanément dans plusieurs revues scientifiques.
Les ondes gravitationnelles, dont Einstein fut le premier à signaler l'existence en 1916, et déjà observées cent ans plus tard, sont de minuscules distorsions de l'espace-temps, comme les ondulations de l'eau à la surface d'un étang. Ces oscillations, qui se propagent à la vitesse de la lumière, sont causées par des événements cosmiques violents, comme la collision de deux trous noirs.
Il est remarquable que ses signaux soient très faibles, bien qu'ils soient causés par d'énormes phénomènes. En 2015, les détecteurs d'ondes gravitationnelles LIGO (USA) et VIRGO (Europe) ont révolutionné l'astrophysique en détectant le scintillement inférieur à la seconde provoqué par les collisions entre des trous noirs stellaires dix fois la masse du Soleil.
Cette fois, un signal qui dure beaucoup plus longtemps semble être un phénomène à grande échelle surveillé par un réseau de radiotélescopes (d'Europe, d'Amérique du Nord, d'Inde, d'Australie et de Chine) de l'International Pulsar Timing Array Association.
L'astronome de l'Observatoire Paris-BSL, Gilles Toro, qui a coordonné les travaux de la partie française, a expliqué que la question est liée aux ondes gravitationnelles générées par les trous noirs qui sont "plus massives que la masse du soleil par des millions à des milliards de fois". "
'C'était un moment magique'
Pour détecter ces ondes, les scientifiques ont utilisé un nouvel outil : les pulsars de la Voie Lactée. Ces étoiles se caractérisent par le fait que leur masse équivaut à entre un et deux soleils, compressés en une boule d'une dizaine de kilomètres de diamètre.
Ces toutes petites étoiles tournent sur elles-mêmes à une vitesse élevée pouvant atteindre 700 tours par seconde, comme l'explique le chercheur du Centre national de la recherche scientifique. Cette rotation ultra-rapide produit un rayonnement magnétique aux pôles, semblable aux rayons d'une balise, qui peut être détecté grâce aux ondes radio émises à partir de basses fréquences.
A chaque rotation, les pulsars émettent des "bips" super réguliers, ce qui en fait des "horloges naturelles étonnantes", explique Luca Guimeau du Laboratoire de Physique et Chimie pour l'Environnement et l'Espace (LPC2E) à Orléans, France.
Et les scientifiques ont dressé une liste de groupes de pulsars à travers lesquels ils ont atteint une "toile céleste" dans les zigzags de l'espace-temps.
Ils ont pu mesurer une légère perturbation du "tic-tac" de ces étoiles, avec "des changements de moins d'un millionième de seconde sur plus de 20 ans", selon Antoine Potito de l'Agence de l'énergie atomique.
Il s'avère que ces retards sont interconnectés, et sont le signe d'"une perturbation commune à tous les pulsars", selon Gil Toro, comme il l'appelle. ondes gravitationnelles. "C'était un moment magique", a déclaré Maura McLaughlin de l'américain "Pulsar Search Collaborator" lors d'une conférence de presse.
Comme dans un restaurant bruyant
Quelle est la source de ces ondes ? L'hypothèse la plus probable est que des paires de trous noirs supermassifs, chacun plus gros que notre système solaire, sont "prêts à entrer en collision", explique Gilles Toro.
Antoine Potito l'a comparé à deux géants "tournant avant de fusionner", une danse qui provoque des ondes gravitationnelles d'une durée de "mois à années".
Michael Keith de l'European Pulsar Timing Matrix a comparé ce bruit de fond constant à "un restaurant bruyant avec beaucoup de gens qui parlent".
Les mesures ne permettent pas encore de déterminer si ce bruit indique la présence de quelques paires de trous noirs, ou la présence d'un groupe important. Une autre hypothèse fait référence à l'existence d'une source aux tout premiers âges de l'univers, au cours desquels elle a connu ce qu'on appelle une phase inflationniste.
Et Gil Toro a estimé que cette découverte ouvre une "nouvelle fenêtre sur l'univers". "Nous ajoutons un nouvel ensemble de sources d'informations" qui complètent les recherches de "LIGO" et "Virgo" et opèrent sur des longueurs d'onde différentes, selon Antoine Potito, ce qui pourrait éclaircir, notamment, le mystère de la formation de trous noirs massifs. .
Cependant, des études approfondies devraient être menées d'ici un an pour renforcer la force de la découverte, et s'assurer que cette affaire n'est "pas un hasard", comme l'ont confirmé l'Observatoire de Paris, le Centre national de la recherche scientifique, la Régie de l'énergie atomique, et les Universités d'Orléans et de la "Ville de Paris" dans un communiqué.
Source : sites Internet