mercredi 15 juin 2016

Nouvelle détection d'ondes gravitationnelles par LIGO


Les portes-parole de LIGO et VIRGO ont profité de la 228ème réunion de l'American Astronomical Society qui se déroule toute la semaine à San Diego pour annoncer dans une conférence de presse la détection d'un nouvel événement de fusion de deux trous noirs par la détection d'ondes gravitationnelles.




L'événement a été détecté le 26 décembre et porte donc le nom GW151226. La forme des ondes détectées est assez différente des premières qui avaient été annoncées en février dernier. Le signal, correspondant à la phase finale du rapprochement de deux trous noirs puis de leur fusion est ici suivi sur une durée plus longue. 
La masse de chacun des deux trous noirs a pu être estimée : 14,2 et 7,5 masses solaires, avec des incertitudes assez importantes (de plusieurs masses solaires). Et la masse du trou noir résultant après cette fusion vaut 20,8 masses solaires. L'énergie gravitationnelle émise durant cette fusion est donc égale à 1 masse solaire. On se souvient que le premier événement gravitationnel détecté correspondait à des trous noirs plus massifs, et une perte de masse sous forme d'énergie gravitationnelle de 3 masses solaires.
La distance de ce nouvel événement gravitationnel est de 1,4 milliards d'années-lumière, une distance assez similaire au cas GW150914.
Les chercheurs de LIGO et VIRGO parviennent également à partir des données obtenues, à déterminer qu'au moins l'un des deux trous noirs était en rotation (avec un "spin" de 0,2). Ils publient aujourd'hui leur découverte dans la revue Physical Review Letters.

(T. Pyle/LIGO)

Et ce n'est pas tout, car au cours de cette présentation, le responsable scientifique de la collaboration a évoqué un troisième événement, qui restera défini comme un "candidat" et non une "découverte", car son rapport signal/bruit n'est pas assez élevé pour déterminer avec certitude sa véritable nature, mais il est considéré comme très probable qu'il s'agisse là encore de la fusion d'un couple de trous noirs ayant mené à un trou noir final de 35 masses solaires. Cet événement "candidat" a été détecté en octobre 2015.

A partir de ces premières détections, les chercheurs peuvent maintenant estimer un peu plus clairement quelle devrait être la fréquence à laquelle des événements de ce genre seront détectés par LIGO ou les autres interféromètres de même classe : environ 1 par mois...  L'astronomie gravitationnelle est en train de décoller...


Source :

GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary
Black Hole Coalescence
B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration)
Phys. Rev. Lett. 116, 241103 (15 june 216)

4 commentaires :

Henri SOY a dit…

Coquille !!

La forme des ondes détectées est assez différente des premières qui avaient étaient annoncées en février dernier.

Sinon merci pour cette synthèse. Si j'ai bien compris LIGO est en maintenance aujourd'hui ? Ils sont encore en train d'augmenter la sensibilité ? Et ça reprendrait en septembre avec Virgo ? en espérant détecter 2 fois plus d'événements si j'ai bien compris ?

Dr Eric SIMON a dit…

Merci d'avoir vu cette grosse coquille... Oui, des améliorations sont attendues après mise à niveau...

Philippe Gineste a dit…

Quel est le mécanisme qui permet aux trous noirs de transférer leur masse (enfermée dans la singularité) dans les ondes gravitationnelle?

Merci par avance et bravo pour le blog!

Dr Eric SIMON a dit…

Merci pour cette excellente question, je vais tenter d'y répondre le plus simplement possible. Il faut comprendre que ce qui fait la masse d'un trou noir, ce n'est pas uniquement la somme des masses de chaque particule qui y sont tombées, mais s'y ajoute l'énergie potentielle gravitationnelle de l'ensemble du trou noir (la courbure plus ou moins forte de l'espace-temps qu'il produit).
Dans un système binaire de trous noirs, la masse du système (telle qu'elle serait vue d'assez loin) n'est pas égale à la somme des deux masses des trous noirs, mais elle est plus faible (chez Newton, elle serait égale à la somme des 2 mais pas chez Einstein) : la différence vient de l'énergie de liaison négative du système de deux trous noirs. Cette énergie de liaison contient à la fois le terme d'énergie potentielle gravitationnelle que je viens d'évoquer, et l'énergie cinétique des trous noirs en rotation l'un autour de l'autre. Or cette énergie de liaison est vue comme une masse en relativité générale.
Lorsque le14s trous noirs se rapprochent en spiralant, l'énergie cinétique augmente (les trous noirs tournent de plus en plus vite en se rapprochant l'un de l'autre) et l'énergie potentielle gravitationnelle, elle, décroit, via le rayonnement d'ondes gravitationnelles.
On peut voir les choses en disant que l'énergie potentielle gravitationnelle d'un trou noir par unité de masse, décroit quand sa masse augmente, ce qu'on peut aussi constater en voyant que la courbure de l'espace temps est d'autant moins violente qu'un trou noir est massif.
On constate par ailleurs que dans les deux cas de fusion de trous noirs détectés par LIGO, le pourcentage de masse perdu est exactement le même :
pour GW150914 : 3/(29+36) = 4,6%
pour GW151226 : 1/(14+8) = 4,6%
Je ne sais pas si il s'agit d'une coïncidence ou d'une systématique...