dimanche 19 mars 2017

GW151226 : l'événement "ondes gravitationnelles" qui n'en était presque pas un


Alors que LIGO annonce déjà 3 nouveaux candidats de fusions de trous noirs en 30 jours de prises de données de la deuxième campagne de mesures qui a débuté en novembre dernier, une nouvelle analyse de la première campagne vient d'être publiée et montre que le second événement qui a été détecté en décembre 2015 aurait pu n'apparaître que comme du bruit sans l'application d'algorithmes élaborés.



C'est dans la fameuse revue de physique Physical Review D, que les équipes de LIGO et VIRGO ont publié leur analyse d'une recherche sur le ciel entier de signaux d'ondes gravitationnelles dans les données du run 1 (données enregistrées entre septembre 2015 et janvier 2016).
On se souvient que le 15 juin dernier, les chercheurs des collaborations LIGO et VIRGO avaient annoncé lors de la 228ème réunion de l'American Astronomical Society la détection d'un deuxième événement de type fusion de trous noirs, dénommé GW151226, un signal qui a des caractéristiques assez différentes du premier en termes de durée, et qui conduit à voir la fusion de trous noirs de respectivement 14,2 et de 7,5 masses solaires, située à une distance de 1,4 milliards d'années-lumières. La découverte avait été publiée dans la foulée dans Physical Review Letters (nous nous en étions fait l'écho ici).
Aujourd'hui, ces mêmes chercheurs se sont penchés à nouveau sur leurs données dans le but de rechercher des traces d'événements gravitationnels de courte durée avec cette fois-ci des algorithmes utilisant des hypothèses minimales sur la morphologie des signaux, sans utiliser d'a priori sur la forme des signaux, ce que les physiciens appellent des "templates". Cette nouvelle recherche est donc sensible à une très grande variétés de sources potentielles d'ondes gravitationnelles, et pas uniquement des couples de trous noirs. Ces analyses se sont focalisées sur des signaux dont la durée s'étale sur une grande plage, entre quelques millisecondes et plusieurs secondes et avec une plage de fréquences entre 32 et 4096 Hz. 
Le résultat de cette nouvelle analyse fait ressortir très nettement l'événement GW150914 qui a tant fait parler de lui (à juste titre), même sans la connaissance au péalable de la forme des signaux attendus, mais le deuxième événement qui a été trouvé le 26 décembre 2015, lui, tombe en dessous du seuil de détection par cette méthode. Les physiciens de LIGO et VIRGO sont très clairs : hormis GW150914 (la première détection), tous les autres signaux détectés sont cohérents avec le bruit dû à des coïncidences accidentelles entre les détecteurs de Hanford et de Livingston. L'application de templates s'avère donc très efficace pour trouver des sources de fusion de trous noirs relativement de faible amplitude comme GW151226.
Les physiciens, grâce à cette nouvelle analyse, ont également ré-estimé le nombre d'événements gravitationnels attendus pour des sources qui ne seraient pas des couples de trous noirs et ils obtiennent une valeur plus faible d'un facteur 10 par rapport à leurs précédentes estimations.

La mise à niveau de LIGO semble avoir porté ses fruits puisque le run 2 aurait déjà plus de candidats que ce que la première campagne à finalement rapporté. Il faut encore que ces candidats soient validés. Des nouvelles publications devraient sans doute bientôt arriver, avec des résultats toujours plus robustes.


Référence

All-sky search for short gravitational-wave bursts in the first Advanced LIGO run
B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration)
Phys. Rev. D 95, 042003 (16 February 2017)