Première détection d'ondes gravitationnelles pour Virgo

L'instrument Virgo, installé dans la plaine de Pise. Crédit : The Virgo Collaboration
L'observatoire européen d'ondes gravitationnelles Virgo annonce avoir détecté la fusion de deux trous noirs à 1,8 milliard d'années-lumière, conjointement avec l'instrument américain Ligo.

Enfin ! Après des décennies de développement et mille péripéties (lire l’article de son concepteur Alain Brillet, médaille d’or du CNRS 2017, dans le Ciel & Espace de mars/avril 2017), le détecteur d’ondes gravitationnelles Virgo a enregistré son tout premier signal astronomique. Le 14 août 2017, à 10h30m43s TU précises.

Un signal dans l’Eridan

Enregistré 6 millièmes de seconde plus tôt par l'un des deux détecteurs de l'instrument américain Ligo, dans l’État de Washington, et encore 8 millièmes de seconde avant par le second détecteur, installé en Louisiane, ce signal gravitationnel (baptisé GW170814) s'est révélé être la signature de la fusion de deux trous noirs de 25 et 31 masses solaires, distants de 1,8 milliard d'années-lumière.

« C'est la quatrième détection sûre d'une onde gravitationnelle depuis la première observation en 2015 par Ligo », explique le physicien Nicolas Arnaud depuis l'observatoire Virgo, à Pise. Mais le physicien français souligne :

La différence majeure entre cette détection et les précédentes est que, cette fois, elle implique Virgo. Avec trois instruments qui observent le même signal au lieu de deux, la localisation de la source sur la voûte céleste est dix fois meilleure !

Pour le chercheur qui a déménagé à Pise à l'automne 2016 pour travailler à la mise en route de Virgo dans sa nouvelle configuration (lire notre reportage dans le numéro de mars/avril 2017), cette première est évidemment une énorme satisfaction.

Zone d'émission probable des cinq signaux gravitationnels détectés jusqu'ici (incluant le candidat LVT151226).
On remarque que la localisation du signal du 14 août 2017 (vert clair) est beaucoup plus précise.
© LIGO/Caltech/MIT/Leo Singer/Axel Mellinger

« Le signal provient de la constellation de l'Eridan », précise Nicolas Arnaud. La zone, sur la voûte céleste, équivaut à environ 320 Pleines Lunes. Si l’on tient compte de l'incertitude sur la distance de la source — distante en fait de 1,1 à 2,2 milliards d'années —, cela signifie que le volume d'espace où à pu se dérouler cette fusion vaut quand même 7 mille milliards d'années-lumière cube !

Un événement invisible

Vingt-cinq instruments au sol et dans l'espace sont partis à la recherche d'une contrepartie électromagnétique à cette onde gravitationnelle. Ils ont fouillé la zone dans les domaines gamma, X, visible, infrarouge proche, radio, et ont même tenté de capter des neutrinos. « Ils n’ont rien vu, mais ça n’est guère étonnant : on ne s'attend pas à ce qu'il y ait de flash lumineux lorsque deux trous noirs fusionnent. » Ainsi, bien que l'événement produise une énergie phénoménale, équivalant à 2,7 masses solaires émises sous forme d'ondes gravitationnelles, il est parfaitement invisible...

Bientôt de nouvelles annonces ?

Les données prises cet été continuent d'être analysées et « il y aura de nouvelles annonces prochainement car nous avons d'autres candidats prometteurs », souffle Nicolas Arnaud. Surtout, une nouvelle période de prises de données conjointe avec Ligo s'ouvrira dans un an. « D’ici là, nous allons continuer à apprivoiser notre détecteur, et nous allons poursuivre sa mise à niveau », conclut le chercheur.

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