La détection, aux Etats-Unis, de minuscules distorsions de l’espace-temps causées par la danse des deux « gloutons de l’espace » constitue une prouesse technologique.
Et de trois. Jeudi 1er juin, la collaboration internationale LIGO/Virgo a publié sa troisième observation d’une paire de trous noirs orbitant l’un autour de l’autre.
Ces gloutons de l’espace – trente fois plus lourds que le Soleil, mais cinq mille fois plus petits –, en spiralant l’un vers l’autre, ont fini par ne plus faire qu’un, donnant naissance à un nouveau trou noir, plus léger que la somme des masses de ses deux parents.
L’énergie perdue, équivalente à celle de deux Soleils, a distordu et secoué l’espace-temps, tel un veau en gelée tremblotant quand il arrive sur une table.
Cette vibration, dite onde gravitationnelle, s’est propagée jusqu’à la Terre, où elle a été détectée dans deux instruments géants, LIGO, situés aux Etats-Unis à 3 000 kilomètres l’un de l’autre.
Le 11 février 2016, les mêmes équipements avaient pour la première fois tremblé sous l’effet du passage d’une onde gravitationnelle, constituant une découverte majeure promise au prix Nobel.
Elle confirmait à la fois une prévision d’Albert Einstein vieille d’un siècle, l’existence de trous noirs lourds et la maîtrise technique impressionnante des détecteurs.
Lire aussi : Les ondes gravitationnelles détectées un siècle après avoir été prédites
Plus lourds que le soleil
Ces derniers sont constitués chacun de deux « bras » de lumière perpendiculaires et longs de quatre kilomètres. La précision sur ces longueurs est telle qu’elle équivaut à connaître la distance Terre-Soleil (environ 150 millions de kilomètres) à un atome près.
Tel un acrobate perché sur le sommet d’une montagne en balançant ses bras, LIGO est en équilibre, prêt à basculer dès que le moindre souffle d’une onde gravitationnelle agrandit ou diminue la taille d’un de ses bras.
A condition aussi de savoir trier dans tout un tas d’autres perturbations, comme le passage d’un avion, le bruit des vagues ou la chute d’un arbre…
C’est cet exploit qu’ont réussi de nouveau les chercheurs.
Les deux trous noirs responsables de la dernière secousse, arrivée le 4 janvier 2017, sont plus petits que la première paire mais plus gros que la seconde du 26 décembre 2015. Ils pèsent respectivement 31 fois et 19,5 fois plus lourd que le Soleil, comme les chercheurs l’expliquent dans le journal Physical Review Letters du 1er juin. Ils sont aussi plus éloignés de nous que les précédents couples, à environ trois milliards d’années-lumière, contre moins d’un milliard pour celui annoncé en 2016.
« Trois détections, c’est peu mais cela nous dit qu’il y en a toujours à découvrir », estime Gabriela Gonzalez, l’ancienne porte-parole de LIGO, qui rappelle qu’en fait, les scientifiques n’ont bénéficié que de soixante-dix jours d’expériences depuis fin 2015, compte tenu du fait que les deux détecteurs doivent fonctionner ensemble et qu’il y a eu un long arrêt pour travaux en 2016.
« On est heureux, la famille s’agrandit », ajoute Nicolas Arnaud, chercheur au CNRS détaché à Virgo, l’instrument installé en Europe qui espère fonctionner de concert avec LIGO dans quelques semaines. « Nous confirmons l’entrée dans une nouvelle ère de l’astronomie », a déclaré David Shoemaker, le porte-parole de LIGO, lors d’une conférence de presse téléphonique. Depuis la première annonce de février 2016, la collaboration a publié près de trente articles. Le premier a été cité par 700 autres publications de recherche.
Chercheurs perplexes
Les chercheurs sont d’autant plus satisfaits qu’ils ont mis la main sur des systèmes de trous noirs qu’ils ne soupçonnaient pas avant 2016. Par définition, les trous noirs ne se voient pas, mais l’effet qu’ils exercent sur la matière environnante trahit leur présence, par exemple par l’émission de rayons X. Des sources « légères », de l’ordre de quelques masses solaires, ont ainsi déjà été repérées, tout comme des géantes, plusieurs millions de fois plus lourdes que notre étoile, au cœur de certaines galaxies.
Les proies de LIGO/Virgo sont donc intermédiaires et laissent toujours perplexes les chercheurs quant à leur origine. Ont-ils été créés séparément avant de se rapprocher ? Ou bien sont-ils issus d’un système binaire d’étoiles qui, en fin de vie, ont terminé en trous noirs ? Y a-t-il eu implosion ou explosion en supernova lors de l’apparition de ces gloutons ? Ou bien encore, seraient-ils des reliques de fluctuations du vide primordial aux tout débuts de l’Univers, comme l’avait notamment prévu Stephen Hawking en 1974 ?
« Selon moi, c’est tout à fait compatible avec le scénario de l’implosion d’étoiles contenant moins de métaux que notre Soleil. La surprise c’est plutôt qu’on les ait vues si vite dans les instruments ! », estime Frédéric Mirabel, chercheur au Commissariat à l’énergie atomique (CEA), spécialiste des trous noirs.
Mais les équipes de LIGO/Virgo se refusent à trancher entre telle et telle hypothèse
source
http://www.lemonde.fr/cosmos/article/2017/06/01/la-fusion-de-deux-trous-noirs-fait-trembler-a-nouveau-la-terre_5137280_1650695.html
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire