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Ondes gravitationnelles : première détection conjointe LIGO-Virgo

par Alix GUILLAUME - mis à jour le

Ondes gravitationnelles : première détection conjointe LIGO-Virgo

En marge de la réunion du G7-science qui a lieu à Turin, les scientifiques des collaborations LIGO et Virgo viennent d’annoncer l’observation d’ondes gravitationnelles émises lors de la fusion de deux trous noirs. Pour la première fois, cette observation a été faite par trois détecteurs simultanément grâce au démarrage de l’instrument Advanced Virgo, qui s’est joint aux détecteurs LIGO le 1er août. Cette triple observation ouvre la voie à une localisation bien plus précise des sources d’ondes gravitationnelles dans le ciel.

Les trous noirs sont le stade ultime de l’évolution des étoiles les plus massives. Il arrive que certains évoluent en couple. Ils orbitent alors l’un autour de l’autre et se rapprochent lentement en perdant de l’énergie sous forme d’ondes gravitationnelles, un phénomène qui finit par s’accélérer brusquement jusqu’à les faire fusionner en un trou noir unique.

Les deux trous noirs dont la fusion a été observée le 14 août avaient des masses égales respectivement à 25 et 30 fois celle du Soleil. Les ondes gravitationnelles émises lors de cet événement se sont propagées dans l’espace pendant 1,8 milliard d’années avant d’être détectées par les deux détecteurs d’Advanced LIGO (situés à Washington et en Louisiane aux États-Unis), et par Advanced Virgo situé près de Pise en Italie.

Un tel tourbillon final avait déjà été observé trois fois par les détecteurs d’Advanced LIGO en 2015 et début 2017. L’événement du 14 août a en plus été observé par Advanced Virgo lors de sa première prise de données scientifiques (voir l’article). L’apport d’un troisième instrument, permet d’améliorer significativement la localisation des évènements astrophysiques à l’origine des ondes gravitationnelles. L’utilisation de deux détecteurs permet de localiser l’évènement à l’origine des ondes gravitationnelles dans une zone équivalant à plusieurs milliers de fois la surface de la pleine Lune. Grâce à l’ajout d’Advanced Virgo à ce réseau, la zone devient environ dix fois plus petite, et l’estimation de la distance à laquelle se trouve la source est aussi deux fois meilleure. On augmente donc les chances d’observer un signal associé avec des télescopes optiques.

Figure : localisation dans le ciel de l’événement observé le 14 août, avec l’apport d’Advanced Virgo la taille de la zone est réduite d’un facteur 10
En jaune : localisation obtenue avec les deux détecteurs LIGO.
En vert : localisation obtenue en utilisant les données des trois détecteurs (LIGO et Virgo), par une analyse en temps réel.
En mauve : localisation plus précise obtenue après une analyse plus poussée.

Un autre atout du détecteur Virgo est que son orientation est différente de celle des deux instruments LIGO, il apporte ainsi des informations complémentaires. Ceci rend possible de nouveaux tests de la théorie de la relativité générale, théorie élaborée par Albert Einstein, qui décrit la force de gravitation gouvernant l’Univers à grande échelle.

La collaboration scientifique LIGO travaille main dans la main avec la collaboration Virgo. En effet, depuis 2007, les scientifiques des deux groupes analysent en commun les données et signent ensemble les découvertes.

L’équipe du LAPP est très fortement impliquée dans tous les aspects scientifiques du projet Virgo, avec des responsabilités importantes dans la conception, la réalisation et l’installation du détecteur. Elle est aussi en première ligne pour l’analyse des données des diverses sources et a bien sûr participé à la prise de données en assurant le bon fonctionnement du détecteur. Frédérique Marion, responsable du groupe Virgo au LAPP a participé à la conférence de presse à Turin, aux côté d’autres responsables de LIGO et Virgo.

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