Détection de la deuxième collision d’étoiles à neutrons : c’est confirmé !

Vue d'artiste d'une fusion d'étoiles à neutrons © A Simonnet/AFP/Getty Images
La collaboration Ligo-Virgo vient de confirmer sa seconde détection d’une collision d’étoiles à neutrons. Elle précise les caractéristiques de ces deux astres, sources d’ondes gravitationnelles.

Pour la deuxième fois dans l’histoire de l’astronomie, l’un des événements les plus violents de l’Univers a été détecté. Une collision, ou fusion entre deux étoiles à neutrons. Survenu il y a environ 500 millions d’années, l’événement a engendré une déformation de l’espace et du temps. Celle-ci s’est propagée dans l’Univers sous forme d’ondes gravitationnelles pour enfin traverser la Terre, où les immenses interféromètres Ligo et Virgo l’ont détectée.

La collaboration scientifique a évalué la masse des deux corps impliqués dans le choc. Entre 1,12 et 1,68 fois la masse du Soleil pour l’un, et 1,61 et 2,52 pour l’autre. Des astres extrêmement denses puisque leur rayon avoisine à peine une dizaine de kilomètres. À l’heure actuelle, il n’est d’ailleurs pas totalement exclu qu’il s’agisse d’une collision entre deux trous noirs, de masse particulièrement faible. Une éventualité néanmoins très peu probable.

Des collisions à surveiller

Baptisée GW190425, la collision vient d’être annoncée publiquement. Mais comme l’indique cette désignation, c’est le 25 avril 2019 qu’elle a été détectée. « J’étais de garde ce jour-là, chargé du suivi de qualité des données de Virgo », témoigne Olivier Minazzoli, astrophysicien à l’observatoire de la Côte d’Azur. « Quand on est de garde, généralement avec une quinzaine d’autres scientifiques, on reçoit un appel automatique et un texto en cas de détection. Alors on se réunit le plus vite possible sur internet pour vérifier ensemble qu’il ne s’agit pas d’une fausse alerte. »

Car chaque détection est également transmise automatiquement à des dizaines d’équipes aux commandes de télescopes, désireuses d’interrompre leur programme pour se braquer sur la nouvelle source d’ondes gravitationnelles. « On fait vérifier chaque alerte par des humains pour qu’en cas de fausse alerte, l’on puisse rapidement indiquer aux autres astronomes qu’ils peuvent reprendre une activité normale », explique le membre de la collaboration Virgo.

La collision du 25 avril 2019 a bien passé ce test, mais aucun télescope n’aura pourtant pu en saisir la contrepartie électromagnétique — c’est-à-dire voir la lumière issue de la kilonova (1000 fois plus intense qu’une supernova) que l’explosion a engendrée. Tout simplement parce que… l’on ne sait pas dans quelle direction regarder.

Parmi les deux interféromètres Ligo, seul celui de Livingston en Louisiane était en fonctionnement. En Italie, le signal a également été perçu par Virgo, moins sensible que ses deux homologues américains. Une donnée qui a contribué à améliorer la localisation de la source. Ce fut malgré tout insuffisant, car il faut au moins trois détecteurs pour reconstruire géométriquement l’origine d’un signal. La fusion d’étoiles à neutrons du 17 août 2017, moins lointaine, demeure à ce jour le seul événement cosmique à avoir été vu au travers des deux prismes : gravitationnel et optique.

En se rapprochant par une rotation accélérée, les étoiles à neutrons déforment l'espace-temps © R. Hurt/Caltech-JPL

Ligo et Virgo rejoints par le japonais Kagra

Depuis leur mise en fonctionnement, respectivement en 2015 et en 2017, les observatoires Ligo et Virgo ont déjà détecté au total deux fusions d’étoiles à neutrons et dix fusions de trous noirs. L’interféromètre japonais Kagra a depuis rejoint la collaboration officiellement renommée LVK pour Ligo-Virgo-Kagra. Depuis décembre 2019, Kagra a même pris part à la troisième campagne d’observation « O3 » qui a débuté le 1er avril 2019 et doit durer un an.

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