Presque huit ans après la détection directe des premières ondes gravitationnelles, nous n'en sommes encore qu'au début de l'ère de l'astronomie gravitationnelle. Basée sur elle, l'astronomie multimessager est prometteuse et l'ESO entend bien la faire progresser, notamment avec des kilonovae que l'on chassera mieux avec les télescopes de BlackGEM, en conjonction avec les ondes gravitationnelles détectées avec Ligo et Virgo.
au sommaire
La première détection directe d'ondes gravitationnellesondes gravitationnelles sur Terre a été faite en 2015. Elle a ouvert non seulement l'ère de l'astronomie gravitationnelle mais a aussi donné un nouvel élanélan à l'astronomie multimessager. Il s'agit d'une astronomie où l'on combine des observations avec des signaux de nature différente. Mais entendons-nous bien, il ne s'agit pas d'observation avec des ondes électromagnétiques dans des bandes de longueurs d'onde différentes, par exemple dans le visible et le domaine des rayons X, mais bien d'observation avec des messagers différents.
Ainsi, en 1987, on a pu observer la fameuse supernova SN 1987A du Grand Nuage de Magellan aussi bien par ses émissions de neutrinos dans trois observatoires de neutrinosneutrinos différents (Kamiokande II, IMB et Baksan) que dans le visible avec l'Observatoire de Las Campanas au Chili. Les neutrinos émis par Sanduleak, l'étoile à partir de laquelle la supernova s'est formée, une supergéante bleuesupergéante bleue ayant une massemasse initiale d'environ 20 masses solaires, sont arrivés environ trois heures avant que la lumièrelumière visible du phénomène n'atteigne la Terre.
La saga de la détection de GW170817, GW étant l'acronyme de Gravitational Wave, en anglais. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Science vs Cinema
Des explosions 1 000 fois plus lumineuses que les novae
On peut donc maintenant ajouter les ondes gravitationnelles aux outils d'investigation des astrophysiciensastrophysiciens et un premier exemple de la nouvelle astronomie multimessager a été donné le 17 août 2017 avec la détection par LigoLigo et VirgoVirgo des ondes gravitationnelles produites par la collision de deux étoiles à neutrons. Plus de 70 instruments, spatiaux et terrestres, dans le visible, l'infrarougeinfrarouge et le domaine gamma avaient alors scruté ce qui se présentait également comme un sursautsursaut gamma court et sous la forme de ce qui est appelé une kilonova (voir la vidéo ci-dessus pour plus de détails). Rappelons l'origine du terme « kilonovae », elles sont environ 1 000 fois plus lumineuses qu'une novanova provoquée par une explosion thermonucléaire récurrente à la surface d'une naine blanchenaine blanche accrétant de la matièrematière, alors qu'une supernova est environ 100 fois plus brillante qu'une kilonova.
Les astrophysiciens aimeraient bien en savoir plus sur les kilonovae et plus généralement sur les événements cosmiques transitoires où des ondes électromagnétiques sont associées à des ondes gravitationnelles. Problème, il n'est pas facile de localiser une source d'ondes gravitationnelles sur la voûte céleste, même si la multiplication des détecteurs et leur montée en sensibilité permet des déterminations plus précises.
Ce montage de séquences fixes et de drones montre les trois télescopes du réseau BlackGEM à l'observatoire de La Silla de l'ESO au Chili. Ce site se trouve à 2 400 mètres d'altitude dans le désert d'Atacama et offre aux astronomes des conditions d'observation parfaites. Le réseau BlackGEM peut rapidement balayer de vastes zones du ciel pour trouver une source ayant émis des ondes gravitationnelles détectées par Ligo et Virgo. Les télescopes ont été construits par un consortium d'universités : la Netherlands Research School for Astronomy, la KU Leuven en Belgique et la Radboud University. © ESO
Des télescopes pour explorer une région de 400 Pleines Lunes
Une solution est en cours de réalisation. Elle commence avec la mise en service par l'ESOESO de trois nouveaux télescopestélescopes situés à l'Observatoire de La Silla et représente le début de la constitution du réseau BlackGEM. Comme l'explique un communiqué récent de l'ESO, les miroirsmiroirs principaux des télescopes ont chacun un diamètre de 65 centimètres et peuvent étudier simultanément différentes zones du ciel. À terme, 15 de ces télescopes seront dédiés à la recherche dans le visible des sources transitoires pouvant être associées à des ondes gravitationnelles dans la région de la voûte céleste déterminée par les détecteurs de ces ondes. Au mieux, ces régions occupent environ 400 fois la taille de la LuneLune sur cette voûte.
Paul Groot, de l'université Radboud aux Pays-Bas, chercheur principal du projet, explique dans le communiqué de l'ESO : « Avec BlackGEM, nous souhaitons intensifier l'étude des événements cosmiques à l'aide des ondes gravitationnelles et de la lumière visible. La combinaison des deux nous en apprend beaucoup plus sur ces événements que seulement l'un ou l'autre. Malgré le modeste miroir primaire de 65 centimètres, nous allons aussi loin que certains projets dotés de miroirs beaucoup plus grands, car nous tirons pleinement parti des excellentes conditions d'observation de La Silla ».
La recherche de sources transitoires est rapide car automatisée. Une fois une source bien localisée, des grands instruments tels que le Very Large TelescopeVery Large Telescope (qui vient de fêter ses 25 ans) ou le futur Extremely Large TelescopeExtremely Large Telescope de l'ESO pourront faire des zooms et des études plus complètes de ces sources transitoires également émettrices d'ondes gravitationnelles.
