Les ondes gravitationnelles sont la marque laissée dans l’espace-temps d’événements cosmiques extrêmes. Des astronomes viennent d’ajouter pas moins de 35 détections de nouvelles ondes gravitationnelles à un catalogue qui en compte désormais 90. De quoi, peut-être, enfin percer les secrets d’objets aussi étranges et fascinants que les trous noirs et les étoiles à neutrons.
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Lorsque des trous noirs ou des étoiles à neutrons entrent en collision, l'impact fait comme trembler jusqu'à l'espace-temps. Un peu comme lorsque l'on jette un gros caillou dans une flaque d'eau. Il se forme une onde. Une onde gravitationnelle. Un phénomène détecté pour la première fois il y a quelque cinq années maintenant. Et aujourd'hui, une équipe annonce avoir observé pas moins de 35 nouvelles de ces ondes gravitationnellesondes gravitationnelles. Un record portant le nombre total des détections à 90 !
Les astronomesastronomes de l'OzGrav (ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave DiscoveryDiscovery) rapportent que les observations ont eu lieu entre novembre 2019 et mars 2020mars 2020. Parmi ces ondes gravitationnelles, quelques-unes se font remarquer. GW191219_163120, par exemple, résulte de la collision entre un trou noir et l'une des étoiles à neutrons les moins massives jamais découverte. GW191204_171526 marque la fusion de deux trous noirs dont un tourne à la verticale. GW191129_134029, de son côté, est née de la rencontre de deux trous noirs dont la masse totale ne dépasse pas 18 fois celle de notre SoleilSoleil. Alors que GW200220_061928 s'est formée à partir de trous noirs d'une masse supérieure à 145 fois celle de notre Étoile.
Au total, les chercheurs ont dénombré 32 ondes gravitationnelles créées par des collisions de trous noirs et deux issues de collisions entre un trou noir et une étoile à neutrons. La dernière des 35 nouvelles observées reste encore un mystère. L'objet le plus léger de la collision qui lui a donné naissance, en effet, semble trop lourd pour être une étoile à neutrons, mais trop léger pour être un trou noir.
Percer les secrets des paires de trous noirs et d'étoiles à neutrons
« Un tel éventail de propriétés, c'est fascinant, remarque Isobel Romero-Shaw, chercheur à l'université Monash (Australie), dans un communiqué d’OzGrav. Des propriétés telles que les masses et les rotations de ces paires peuvent nous dire comment elles se forment -- si les objets ont d'abord évolué séparément ou s'ils sont issus de paires d'étoiles, par exemple. La diversité de nos observations soulève des questions intéressantes sur l'origine de ces paires de trous noirs et d'étoiles à neutrons ».
D'autant que la multiplication des détections permet aux scientifiques non seulement d'examiner les propriétés individuelles des paires observées, mais aussi d'envisager maintenant d'étudier ces événements cosmiques en tant que population. De quoi commencer à comprendre les tendances et propriétés globales de ces objets extrêmes. Les chercheurs ont ainsi déjà analysé les distributions de masse et les caractéristiques de rotation pour tenter de les lier aux lieux de formation de ces paires d'objets extrêmes. « Il y a des caractéristiques que nous voyons dans ces distributions que nous ne pouvons pas encore expliquer, ouvrant des questions de recherche passionnantes à explorer à l'avenir », confie Shanika Galaudage, chercheur également à l'université Monach.
Les astronomes rappellent que rien de tout cela ne serait possible sans une coopération internationale de haut niveau et la mobilisation des observatoires LigoLigo (États-Unis), VirgoVirgo (Italie) et Kagra (Japon). Sans une amélioration continue des détecteurs aussi qui permet, au fil des mois, d'augmenter la sensibilité des instruments. Avec l'espoir, un jour, de capter les ondes gravitationnelles créées par des étoiles explosant en supernova. Une quatrième session d'observation devrait être lancée en août 2022. En attendant, les chercheurs continueront à travailler sur les données déjà recueillies avec pour objectif, entre autres, de peut-être découvrir de nouveaux types d'ondes gravitationnelles.
