GW150914.
Les ondes gravitationnelles ont été détectées pour la première fois le 14 septembre 2015 ont annoncé les collaborations LIGO et Virgo. Cette détection ouvre une nouvelle fenêtre d’observation de l’Univers. Le laboratoire ARTEMIS est fortement impliqué dans cette découverte.
Les ondes gravitationnelles ont été détectées presque 100 ans après leur prédiction par Albert Einstein en 1916, comme une des conséquences de la théorie de la relativité générale. Elles nous apportent des informations sur le lieu et l’instant de leur naissance et sur la nature de la gravité qu’aucun autre moyen ne peut apporter.
C'est ainsi que l’analyse des ondes reçues le 15 septembre par les deux interféromètres LIGO situés à Livingston (Louisiane) et Hanford (Washington) aux USA, indique qu’elles ont été émises par deux trous noirs d’environ 30 fois la masse du soleil lors de leur valse finale l’un autour de l’autre qui s’est achèvée par leur fusion en un trou noir plus massif. Des trous noirs de cette masse n'avaient encore jamais été observés, ni une fusion de trous noirs. Cette détection apporte plusieurs confirmations concernant la relativité générale et les trous noirs.
Les signaux détectés sont conformes aux prédictions d’Einstein
Dans la figure suivante les deux premiers graphes montrent les signaux détectés par les deux antennes LIGO et les prédictions de la théorie de la relativité générale. Le troisième montre le signal détecté à Livingston sur lequel a été superposé celui de Hanford, retourné et décalé de 7 millisecondes pour les comparer plus aisément. Le retournement du signal est nécessaire pour tenir compte des orientations des deux antennes LIGO.
Il s’agit de la première collision de trous noirs jamais observée
Cette collision a eu lieu à environ 1 milliard d’année lumière de nous. L’événement a émis un flot d’ondes intense pendant environ 200 millisecondes. En 200 millisecondes les deux trous noirs ont eu le temps d’effectuer 5 tours l’un autour de l’autre, et atteindre une vitesse de 60% de celle de la lumière. Lors de la collision, une énergie correspondant à 3 masses solaires a été transformée en ondes gravitationnelles, et la luminosité a atteint 3,6 10 49 Watt, ce qui en fait l’événement le plus violent jamais observé. Aucune contrepartie optique n’a été observée dans le ciel peu après la fusion. Il s’agit d’une confirmation claire de l’existence des trous noirs, autre prédiction de la relativité générale, et la première collision de trous noirs jamais observée.
L’analyse de données a nécessité 50 millions d’heures CPU, équivalent à 20 000 PC travaillant pendant 100 jours. Plus de 1000 chercheurs dans 15 pays et 80 institutions ont participé à cette découverte. Elle conduit à la publication de 11 articles dans les revues scientifiques.
LIGO a été proposé à l’origine par Reiner Weiss (MIT), Kip Thorne, et Ronald Drever (Caltech). VIRGO a été proposé par Alain Brillet (Nice) et Alberto Giazotto (Pise). VIRGO regroupe aujourd’hui 250 physiciens, en France, en Italie, aux Pays Bas, en Hongrie et Pologne. En France, 6 laboratoires du CNRS sont impliqués dans VIRGO. Le nom de VIRGO a été donné par Alain Brillet, C’est le nom de la l’amas de galaxies le plus proche de la notre, dans lequel sont attendus nombre de collisions de trous noirs et d’étoiles à neutrons.
Liens intéressants :
Vidéos :
- https://www.youtube.com/watch?v=c-2XIuNFgD0
- https://www.youtube.com/watch?v=QyDcTbR-kEA Les ondes gravitationnelles reçues ont été converties en ondes sonores que l’on peut entendre dans cette animation. Sur un bruit de fond on entend un petit gazoulli. Dans les deux premiers passages, les sons sont exactemenent ceux obtenus. Dans les deux passages suivants le son a été décalé vers des fréquences plus élevées qui sont plus audibles par l’oreille humaine. L’animation rejoue enfin deux fois ces deux séquences.
Articles :
Un numéro spécial de h, "hdiscovery" y est consacré (pdf).
