Un véritable « tsunami » d’ondes gravitationnelles a été détecté

C’est le plus grand nombre d’ondes gravitationnelles jamais détecté ensemble. Le 7 novembre 2021, une équipe de scientifiques a présenté ce qui est décrit comme un « tsunami » d’ondes gravitationnelles : 35 nouvelles détections issues de paires de trous noirs, ou de trous noirs avec des étoiles à neutrons. Elles ont pu être obtenues en utilisant les observatoires LIGO et Virgo, entre novembre 2019 et mars 2020, et sont détaillées dans un article scientifique.

Ces nouveaux travaux font bondir à 90 le nombre d’événements observés à ce jour grâce aux ondes gravitationnelles. Ces 90 détections sont le résultat de trois catalogues d’observation : les 35 dernières font partie du groupe « GWTC-3 ». « Ces observations de coalescences binaires compactes présentent un aperçu inédit des propriétés des trous noirs et des étoiles à neutrons », écrit le groupe de scientifiques dans son étude.

Masses des objets compacts.

Source : LIGO-Virgo-KAGRA Collaborations/Frank Elavsky, Aaron Geller/Northwestern.

Même si, ajoutent-ils, « à partir des seules données d’ondes gravitationnelles, nous ne sommes pas capables de mesurer les effets de matière qui permettent de distinguer si les composants binaires sont des étoiles à neutrons ou des trous noirs ». On apprend cependant qu’il pourrait s’agir de 32 paires de trous noirs, ainsi que de 3 collisions entre des étoiles à neutrons et des trous noirs. Concernant ces trois derniers événements, voici les premières caractéristiques qui sont déduites :

• GW191219_163120 serait composé d’objets de masses très inégales : un trou noir de 31 masses solaires avec une étoile à neutrons de 1,2 masse solaire (une des étoiles à neutrons les moins massives observées).
• GW200115_042309 serait la rencontre d’un trou noir de 6 masses solaires et d’une étoile à neutrons de 1,4 masse solaire.
• Enfin, GW200210_092254 serait issu d’un trou noir de 24 masses solaires et d’un objet plus léger de 2,8 masses solaires (les scientifiques ne peuvent dire avec certitude si c’est un trou noir léger ou une étoile à neutrons lourde).

Vers « des mesures plus détaillées de la physique des objets compacts »

Augmenter la population d’ondes gravitationnelles détectées est prometteur, même s’il reste encore beaucoup à découvrir de ces 35 nouvelles observations. « Au fur et à mesure que la population d’observation d’ondes gravitationnelles augmente, il sera possible de faire des mesures de plus en plus détaillées de la physique des objets compacts  », écrivent les scientifiques. Les ondes gravitationnelles sont des ondulations dans l’espace-temps, provoquées par des événements cosmiques massifs, bien souvent situés à des milliards d’années-lumière de nous. Les objets compacts dont parlent les chercheurs sont supposés être des restes d’étoiles massives.

Un long chemin a été parcouru très rapidement, depuis la toute première détection d’onde gravitationnelle en 2015. « À mesure que la sensibilité des détecteurs augmente et que nous observons plus longtemps, nous nous attendons à ce que l’univers des ondes gravitationnelles se révèle davantage  », concluent les scientifiques.