Dans une découverte qui a commencé à susciter l’enthousiasme réseaux sociaux avant même qu’il ne soit annoncéles scientifiques ont détecté des ondes gravitationnelles ondulantes plus puissantes que toutes celles identifiées auparavant.
La nouvelle est révélée dans une étude publiée le 28 juin dans la revue Recherche en astronomie et astrophysique.
La recherche a réuni des scientifiques de plus de 50 institutions aux États-Unis et à l’étranger, dont le North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav), la National Science Foundation et la division de recherche du Flatiron Institute de la Simons Foundation.
Ces ondes nouvellement détectées transportent environ un million de fois plus d’énergie que les ondes gravitationnelles ponctuelles précédemment trouvées à l’aide de détecteurs terrestres, qui émanent d’événements gravitationnels intenses tels que les fusions de trous noirs et d’étoiles à neutrons.
Les nouvelles découvertes sont d’énormes ondes de niveau de fond à des fréquences extrêmement basses, avec un seul pic et un seul creux de l’une des ondes mesurant des dizaines d’années-lumière.
“Ce sont de loin les ondes gravitationnelles les plus puissantes connues”, a déclaré Maura McLaughlin, codirectrice du NANOgrav Physics Frontiers Center et astrophysicienne à l’Université de Virginie-Occidentale, dans un communiqué de la Fondation Simons.
“Détecter des ondes gravitationnelles aussi gargantuesques nécessite un détecteur tout aussi massif et de la patience.”
On pense que les ondes proviennent des collisions de trous noirs supermassifs, il y a des milliards d’années.
“Le fond des ondes gravitationnelles est environ deux fois plus fort que ce à quoi je m’attendais. C’est vraiment à l’extrémité supérieure de ce que nos modèles peuvent créer à partir de trous noirs supermassifs”, a déclaré Chiara Mingarelli, professeure adjointe à Yale et scientifique NANOGrav, dans le Simons déclaration.
“C’est comme un chœur, avec toutes ces paires de trous noirs supermassifs qui résonnent à différentes fréquences. C’est la toute première preuve du fond des ondes gravitationnelles. Nous avons ouvert une nouvelle fenêtre d’observation sur l’univers.”
Mingarelli suggère que ces ondes peuvent également avoir émergé en raison de l’interaction d’autres corps énormes, tels que des mécanismes prédits par la théorie des cordes ou même des théories sur la naissance de l’univers.
“La suite est tout”, a-t-elle déclaré. “Ce n’est que le début.”
Les ondes ont été détectées à l’aide de pulsars, qui tournent rapidement, des restes d’étoiles immensément denses qui tirent de puissants faisceaux d’ondes radio depuis leurs pôles à intervalles réguliers. Les pulsars peuvent agir comme des métronomes stellaires grâce à leur régularité, ce qui en fait un atout important dans la détection des ondes gravitationnelles, car les ondes peuvent déformer les signaux des pulsars en étirant le tissu de l’espace lui-même.
Les scientifiques de NANOGrav ont observé un réseau de près de 70 pulsars sur 15 ans, en utilisant les données de collaborateurs du monde entier, et ont découvert qu’ils étaient déformés par points, ce qui a conduit à la découverte d’ondes gravitationnelles de fond.
“Le grand nombre de pulsars utilisés dans l’analyse NANOGrav nous a permis de voir ce que nous pensons être les premiers signes du modèle de corrélation prédit par la relativité générale”, a déclaré Xavier Siemens, codirecteur du NANOGrav Physics Frontiers Center, dans un communiqué. .
Ces ondes énormes n’ont pas été détectées jusqu’à présent car elles sont beaucoup trop grandes pour être captées par des détecteurs terrestres tels que LIGO (The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) aux États-Unis ou Virgo en Italie.
Sethuraman Panchanathan, directeur de la National Science Foundation, a déclaré dans la déclaration de NANOGrav : “L’équipe NSF NANOGrav a créé, essentiellement, un détecteur à l’échelle de la galaxie révélant les ondes gravitationnelles qui imprègnent notre univers.
“La collaboration impliquant des institutions de recherche à travers les États-Unis montre que l’innovation scientifique de classe mondiale peut, doit et doit atteindre chaque partie de notre nation.”
Les chercheurs veulent maintenant utiliser cette découverte pour étudier les objets supposés créer les ondes : les trous noirs supermassifs.
Au départ, on ne savait pas exactement ce qui se passe lorsque deux trous noirs supermassifs orbitent l’un autour de l’autre, car la paire se vole de l’énergie au point que les théories de la thermodynamique s’effondrent.
Il semble maintenant que les ondes gravitationnelles puissent être un moyen pour les trous noirs de répandre de l’énergie ailleurs, leur permettant finalement d’entrer en collision.
“Une fois que les deux trous noirs se sont suffisamment rapprochés pour être vus par des réseaux de synchronisation de pulsars, rien ne peut les empêcher de fusionner en quelques millions d’années”, a déclaré Luke Kelley, président du groupe d’astrophysique de NANOGrav et astrophysicien à l’Université de Californie à Berkeley. dit dans la déclaration de Simons.
D’autres possibilités pour la source des ondes incluent des théories alternatives sur les débuts de l’univers. Une théorie, connue sous le nom de Big Bounce, suggère que l’univers s’est effondré sur lui-même avant de s’étendre à nouveau vers l’extérieur, ce qui aurait entraîné d’énormes ondes gravitationnelles – comme celles-ci – se propageant dans l’espace-temps même maintenant.
Dans les années à venir, les équipes internationales continueront à travailler ensemble pour étudier les ondes et leurs sources potentielles.
“Nos données combinées seront beaucoup plus puissantes”, a déclaré Stephen Taylor de l’Université Vanderbilt à Nashville, Tennessee, qui est président de la collaboration NANOGrav. “Nous sommes ravis de découvrir les secrets qu’ils vont révéler sur notre univers.”
