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Les détecteurs d’ondes gravitationnelles unissent leurs forces pour une nouvelle année de chasse

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Les détecteurs d'ondes gravitationnelles unissent leurs forces pour une nouvelle année de chasse

Les détecteurs Virgo et LIGO sont prêts à démarrer un nouveau cycle d’observation appelé O3, durant une année entière. Le départ de la chasse aux ondes gravitationnelles a eu lieu le 1er avril, lorsque le détecteur européen Virgo, basé en Italie à l’Observatoire européen de la gravitation (EGO), et les détecteurs jumeaux LIGO, situés dans l’état de Washington et de Louisiane (USA), ont commencé à prendre ensemble les données en devenant ainsi l’observatoire d’onde gravitationnelle le plus sensible à ce jour.

Pendant un an, la collaboration LIGO-Virgo enregistrera les données scientifiques en continu et les trois détecteurs fonctionneront comme un observatoire global. Depuis août 2017, fin du deuxième cycle d’observations O2, les deux collaborations ont travaillé intensivement sur leurs interféromètres pour en améliorer la sensibilité et la fiabilité. Les scientifiques ont également amélioré l’analyse de leurs données en ligne et hors ligne, et développé les procédures de diffusion d’alertes publiques ouvertes : en quelques minutes, ils avertiront les communautés de la physique et de l’astronomie lorsqu’un événement potentiel d’onde gravitationnelle est observé.

La sensibilité du détecteur est généralement donnée en termes de distance à laquelle il peut observer la fusion d’un système stellaire à neutrons binaires. Par rapport à O2, la sensibilité de Virgo s’est améliorée d’environ un facteur 2, ce qui signifie que le volume de l’Univers observable a augmenté d’un facteur 8.

Les résultats scientifiques de la phase d’observation O3 devraient être extraordinaires et révéler de nouveaux signaux prometteurs provenant de sources inédites, telles que la fusion de binaires mixtes produite par un trou noir et une étoile à neutrons. O3 ciblera également les ondes gravitationnelles de longue durée, générées par exemple par la rotation d’étoiles à neutrons qui ne sont pas symétriques par rapport à leur axe. De plus, grâce aux mises à jour de Virgo et de LIGO, les signaux de fusion de trous noirs binaires comme GW150914, le premier événement gravitationnel jamais détecté, devraient devenir très courants, peut-être jusqu’à un par semaine. Les scientifiques s’attendent également à observer plusieurs fusions d’étoiles à neutrons binaires, comme GW170817 qui a ouvert l’ère de l’astronomie multi-messagers et permis de mieux comprendre l’évolution de binaire, la physique nucléaire, la cosmologie et la physique fondamentale.

Depuis août 2017, LIGO et Virgo ont été mis à jour et testés. En ce qui concerne Virgo, les fils d’acier utilisés pendant O2 pour suspendre les quatre miroirs principaux de l’interféromètre ont été complétement remplacés : les miroirs sont maintenant suspendus avec de fines fibres de silice fondue (« verre »), procédure qui a permis d’augmenter la sensibilité dans la région des basses et moyennes fréquences, et a un impact considérable dans la capacité à détecter la fusion des systèmes binaires compacts. Une deuxième amélioration majeure a été l’installation d’une source laser plus puissante, qui améliore la sensibilité aux hautes fréquences. Enfin et surtout, des états comprimés de la lumière sont maintenant utilisés dans Advanced Virgo, grâce à une collaboration avec l’Institut Albert Einstein de Hanovre, en Allemagne. Cette technique tire parti de la nature quantique de la lumière et améliore la sensibilité aux hautes fréquences.

Le groupe du LAPP a été fortement impliqué dans la préparation de O3 avec les améliorations du détecteur et de l’analyse des données. Il sera en première ligne pour l’obtention des résultats scientifiques issus de ces données. L’aventure ne s’arrête pas là puisque les physiciens, ingénieurs et techniciens du groupe préparent aussi les améliorations qui seront apportées au détecteur après O3, en vue du prochain cycle d’observation.

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