Des détecteurs d’ondes gravitationnelles ont peut-être captés une étoile à neutrons entrer en collision avec un trou noir

La première détection d’ondes gravitationnelles, des ondulations dans la toile même de l’espace-temps, causées par des événements cataclysmiques comme la collision de trous noirs, fut l’une des découvertes du domaine de la physique les plus importantes de ce siècle. Trois ans plus tard, il y a maintenant si souvent de nouvelles détections que cela devient une presque routine. À peine un mois après le début d’un nouveau cycle d’observation, la collaboration LIGO/Virgo a maintenant rapporté 5 nouveaux événements, dont ce qui pourrait être la toute première détection d’un trou noir avalant une étoile à neutrons.

Image d’entête : représentation artistique de deux étoiles à neutrons entrant en collision, qui serait responsable de l’une des détections d’ondes gravitationnelles dans le dernier lot rapporté par LIGO et Virgo. (NASA/ Swift/ Dana Berry)

À des niveaux suffisamment élevés, la gravité a la capacité de déformer l’espace-temps, ce qui entraîne toutes sortes de conséquences du domaine de la science-fiction, comme la déformation de la lumière et le ralentissement du temps lui-même. Bien que ces effets soient généralement contenus localement autour d’objets massifs comme les étoiles à neutrons et les trous noirs, lorsque deux de ces objets entrent en collision, ils peuvent envoyer des ondes gravitationnelles dans l’univers, qui ont pu être détectées depuis 2015.

Ces nouvelles détections ont été faites à l’aide de trois installations travaillant ensemble, les deux installations du Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) à Washington et en Louisiane, et le détecteur Virgo en Italie. Ils n’ont été réactivés que le 1er avril, après une interruption d’un an pour une mise à jour les rendant plus sensibles. Et on dirait que ça paie, avec 5 nouvelles détections en 4 semaines. La plus intrigante a été captée le 26 avril, et elle a attiré l’attention des astronomes parce qu’elle semble être la toute première collision entre un trou noir et une étoile à neutrons enregistrée. Ce genre de phénomène était un événement que les scientifiques recherchaient tout particulièrement au cours de cette campagne, il est donc encourageant de le trouver si tôt.

Une carte de la région où la collision présumée entre une étoile à neutrons et un trou noir s’est produite, soit environ 3 % du ciel (LIGO/ Virgo/ NASA/ Leo Singer)

Mais ce n’est pas aussi clair que ça. Le signal, surnommé S190426c, n’était pas très fort, donc l’équipe ne peut pas être entièrement sûre de ce qui l’a engendré, ni même d’où il venait. Il semble avoir parcouru environ 1,2 milliard d’années-lumière pour nous atteindre, et les trois installations LIGO/Virgo ont triangulé le signal dans une région représentant environ 3 % du total du ciel.

Selon Patrick Brady, un porte-parole de LIGO :

L’univers nous maintient sur nos gardes. Nous sommes particulièrement curieux au sujet du candidat du 26 avril. Malheureusement, le signal est plutôt faible. C’est comme écouter quelqu’un murmurer un mot dans un café animé ; il peut être difficile de le discerner ou même d’être sûr que la personne a murmuré un mot. Il faudra du temps pour arriver à une conclusion sur ce candidat.

Une autre détection a eu lieu un jour plus tôt, le 25 avril. Celle-ci semble être une collision entre deux étoiles à neutrons, marquant seulement la deuxième fois que ce type d’événement est observé. C’était beaucoup plus près, à seulement 500 millions d’années-lumière de la Terre, mais malheureusement, l’une des installations de LIGO n’était pas en service à l’époque, ce qui signifie qu’il est plus difficile de savoir d’où elle vient. L’équipe l’a réduite à environ 18 % du ciel, mais cela reste une zone assez vaste pour les recherches.

Les trois autres détections provenaient très probablement de fusions entre deux trous noirs. Cela porte le nombre total de détections d’ondes gravitationnelles à ce jour à 16-13 fusions de trous noirs, deux collisions d’étoiles à neutrons et une (probable) fusion de trous noirs et d’étoiles à neutrons.

Visualisation de deux trous noirs fusionnants et les ondes que la fusion génère. (NASA)

Selon David H. Reitze, directeur exécutif du LIGO

La dernière série d’observations LIGO-Virgo s’avère être la plus intéressante à ce jour. Nous voyons déjà des indices de la première observation d’un trou noir avalant une étoile à neutrons. S’il tient le coup, ce serait un triplé pour le LIGO et la Vierge – en trois ans, nous aurons observé tous les types de trous noirs et de collisions d’étoiles neutroniques. Mais nous avons appris que les allégations de détections exigent énormément de travail laborieux, vérification et revérification, donc nous devrons voir où les données nous mènent.

Il reste encore 11 mois avant la fin de la période d’observation actuelle, et nous aurons sans aucun doute d’autres nouvelles en provenance de LIGO et de Virgo cette année.

Depuis le redémarrage du LIGO début avril, toutes les détections ont été rendues publiques. Une description de l’événement S190426c, ainsi que des cartes montrant la région du ciel d’où il provient, ont été publiées sur le site Web de GraceDB, afin que les astronomes du monde entier puissent effectuer leurs propres observations.

Annoncée sur le site du MIT : LIGO and Virgo detect neutron star smash-ups.