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Sep 17, 2023

Fond d'onde gravitationnelle de l'univers entendu pour la 1ère fois

Dans une première historique, les astronomes ont détecté des ondes gravitationnelles basse fréquence à l’aide d’une antenne de pulsars millisecondes de la taille d’une galaxie dans la Voie Lactée. Les astronomes ont entendu le léger bourdonnement de

Dans une première historique, les astronomes ont détecté des ondes gravitationnelles basse fréquence à l’aide d’une antenne de pulsars millisecondes de la taille d’une galaxie dans la Voie Lactée.

Les astronomes ont entendu pour la première fois le léger bourdonnement des ondes gravitationnelles résonner dans tout l’univers.

Depuis près d’une décennie, les scientifiques recherchent le fond des ondes gravitationnelles, un écho faible mais persistant d’ondes gravitationnelles qui aurait été déclenché par des événements survenus peu après le Big Bang et la fusion de trous noirs supermassifs dans tout le cosmos. Même si un tel arrière-plan a longtemps été théorisé par les physiciens et recherché par les astronomes, les signaux des ondes gravitationnelles qui composent cet arrière-plan sont difficiles à détecter en raison de leur faible intensité, en plus de leurs vibrations sur des échelles de temps de plusieurs décennies. Aujourd’hui, des observations à long terme ont finalement confirmé leur présence.

Dans une annonce très attendue et coordonnée à l'échelle mondiale, mercredi 28 juin, des équipes de scientifiques du monde entier ont rapporté la découverte du « bourdonnement grave » de ces ondulations cosmiques qui traversent la Voie lactée.

Bien que les astronomes ne sachent pas avec certitude ce qui cause le bourdonnement, le signal détecté est une « preuve irréfutable » et cohérent avec les attentes théoriques d'ondes gravitationnelles émergeant de nombreuses paires de « trous noirs les plus massifs de l'univers entier » pesant jusqu'à des milliards de dollars. soleils, a déclaré Stephen Taylor, astrophysicien des ondes gravitationnelles à l'Université Vanderbilt dans le Tennessee, qui a codirigé la recherche.

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Des indices du même signal ont été annoncés dans une série d’articles publiés par des scientifiques de Chine, d’Inde, d’Europe et d’Australie. Ils disent que les signaux pourraient provenir de la fusion de trous noirs supermassifs pris dans des danses cosmiques, tournant les uns autour des autres sur des orbites qui se rétrécissent sur des millions d’années. Au cours de ce processus, ils libèrent de l’énergie sous la forme d’ondes gravitationnelles qui se répercutent dans tout l’univers – des ondes que les astronomes disent avoir détectées.

Les scientifiques rapportent que le bourdonnement de fond observé des ondes gravitationnelles a pris de l'importance au fil du temps, fournissant une preuve alléchante qu'il pourrait y avoir des centaines de milliers, voire des millions de trous noirs supermassifs sur le point de fusionner dans les prochaines centaines de milliers d'années, même si les objets gargantuesques eux-mêmes n'ont pas encore été repérés.

Pour détecter le fond d'ondes gravitationnelles, les astronomes ont étudié des étoiles à rotation rapide appelées pulsars millisecondes, qui sont des étoiles mortes qui tournent jusqu'à 700 fois par seconde avec une régularité étonnante, projetant des faisceaux de lumière depuis leurs pôles magnétiques, considérés comme des « impulsions ». quand ils clignotent en direction de la Terre.

De tels phares cosmiques peuvent aider à repérer les ondes gravitationnelles provenant de trous noirs supermassifs, des millions à des milliards de fois plus grands que notre soleil. En comparaison, le réseau LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ne peut détecter que les ondes gravitationnelles provenant de trous noirs plus petits, jusqu’à 10 fois plus massifs que le soleil.

Si l’espace béant entre la Terre et les pulsars était absolument vide, alors la lumière des horloges cosmiques clignotantes mettrait le même temps pour atteindre la Terre à chaque fois qu’elles pulsent dans notre direction. En réalité, le timing des impulsions est influencé par des facteurs tels que la présence de gaz et de poussières dans le milieu interstellaire et les mouvements des pulsars ainsi que de la Terre dans la Voie Lactée.

Les ondes gravitationnelles étirent et compriment également le tissu spatio-temporel entre nous et les pulsars, déformant leurs impulsions par ailleurs méticuleusement régulières entre des dizaines de nanosecondes et cinq ans ou plus, ce qui fait que les éclairs lumineux arrivent plus tôt ou plus tard que la normale.

Dans la nouvelle recherche, la "preuve critique" qui trahit la source des signaux comme étant des trous noirs supermassifs est un modèle unique trouvé dans les temps d'arrivée des impulsions d'une antenne cosmique de la taille d'une galaxie de près de 70 millisecondes de pulsars dans la Voie Lactée. selon un consortium d'astronomes connu sous le nom d'Observatoire nord-américain de nanohertz pour les ondes gravitationnelles (NANOGrav). Les signaux d'ondes gravitationnelles provenant des trous noirs binaires se chevauchent "comme des voix dans une foule" et entraînent un bourdonnement incessant qui s'intègre comme un modèle unique dans les données de synchronisation des pulsars, disent les scientifiques.