Les scientifiques ont peut-être détecté un autre indice d’ondes gravitationnelles dans les étoiles palpitantes

Les scientifiques ont peut-être détecté un autre indice d'ondes gravitationnelles dans les étoiles palpitantes

Les interféromètres à ondes gravitationnelles tels que LIGO sont des prouesses d’ingénierie profondément impressionnantes, perfectionnées au fil des années pour mesurer les ondulations à peine détectables dans l’espace-temps générées par des objets cosmiques massifs.

Mais le cosmos nous a donné un autre outil avec lequel nous pourrions être en mesure de détecter des signaux d’ondes gravitationnelles insaisissables. Il s’agit d’un type d’étoile morte appelée pulsars, et les retards dans leurs éclairs synchronisés avec précision pourraient être un indice de l’arrière-plan des ondes gravitationnelles de l’Univers – le bourdonnement de milliards d’années de collisions cosmiques et d’explosions d’étoiles.

Plus tôt cette année, la collaboration NANOGrav a annoncé qu’elle avait peut-être détecté ce bourdonnement. Maintenant, un deuxième groupe, dirigé par les astrophysiciens Boris Goncharov et Ryan Shannon du Centre d’excellence de l’ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav) en Australie, a révélé ses propres résultats.

Bien que leurs conclusions soient plus conservatrices, les résultats ne sont pas incompatibles avec le bruit de fond des ondes gravitationnelles. Cela suggère que nous aboyons peut-être le bon arbre après tout – mais il reste encore beaucoup de travail à faire avant qu’une affirmation concluante puisse être faite.

“Récemment, la collaboration de l’Observatoire nord-américain de nanohertz pour les ondes gravitationnelles (NANOGrav) a trouvé des preuves de la composante à spectre commun dans leur ensemble de données de 12,5 ans”, ont écrit les chercheurs dans leur article.

« Nous rapportons ici une recherche de l’arrière-plan à l’aide de la deuxième version des données du réseau de synchronisation Parkes Pulsar. Si nous sommes obligés de choisir entre les deux modèles NANOGrav – l’un avec un processus à spectre commun et l’autre sans – nous trouvons un fort soutien pour le processus à spectre commun.”

L’astronomie des ondes gravitationnelles n’en est encore qu’à ses balbutiements. Nous avons détecté des ondes gravitationnelles à l’aide des interféromètres LIGO-Virgo ici sur Terre – les énormes blips générés par la collision de trous noirs et d’étoiles à neutrons. Mais il devrait y avoir un signal beaucoup plus faible imprégnant l’Univers – le fond des ondes gravitationnelles.

C’est le signal collectif accumulé à travers l’histoire de l’Univers. Chaque paire de trous noirs ou d’étoiles à neutrons en collision, chaque supernova à effondrement de cœur – même le Big Bang lui-même – aurait dû envoyer des ondulations dans l’espace-temps.

Après tout ce temps, ces ondes seraient faibles et difficiles à trouver, mais elles devraient toutes constituer un « bourdonnement » résonnant à l’arrière-plan de l’Univers.

Maintenant que nous avons la confirmation que les ondes gravitationnelles existent et peuvent être détectées – une découverte vieille de six ans à peine – les scientifiques recherchent le fond des ondes gravitationnelles. Cela pourrait révéler beaucoup de choses sur l’histoire de l’Univers – le craquer serait une percée scientifique majeure. Et, bien que ce ne soit pas facile, les pulsars sont très prometteurs.

Il s’agit d’un type d’étoile à neutrons, tournant à des vitesses incroyablement élevées, et orientées de telle manière qu’elles émettent des faisceaux d’émission depuis leurs pôles comme elles le font – comme un phare cosmique. Ces impulsions de millisecondes sont si régulières que nous pouvons utiliser des retards dans leur synchronisation pour une gamme d’applications potentielles. C’est ce qu’on appelle un tableau de synchronisation de pulsar.

Parce que les ondes gravitationnelles déforment l’espace-temps, elles devraient, théoriquement, produire des retards infimes dans la synchronisation des pulsars. C’est ce que l’équipe NANOGrav a trouvé dans ses données, et ce que l’équipe OzGrav a également recherché.

“L’arrière-plan [des ondes gravitationnelles] s’étend et rétrécit l’espace-temps entre les pulsars et la Terre, ce qui fait que les signaux des pulsars arrivent un peu plus tard (étirement) ou plus tôt (rétrécissement) que ce qui se produirait autrement s’il n’y avait pas d’ondes gravitationnelles”, a annoncé Shannon.

L’équipe a analysé les données du radiotélescope de Murriyang à Parkes, en Australie, et a trouvé des écarts dans le moment de l’émission du pulsar conformes à ce que nous attendions du fond des ondes gravitationnelles. Ils ont également exclu d’autres sources potentielles du signal, telles que les interférences de Jupiter et de Saturne.

Cependant, nous n’avons toujours pas assez de données pour confirmer que nous regardons bien le fond des ondes gravitationnelles, plutôt que le bruit de pulsar régulier, par exemple. Nous avons besoin de plus d’observations et de données pour déterminer si le signal est corrélé entre tous les pulsars du ciel, ce qui va prendre beaucoup plus de temps et de travail.

“Pour savoir si la dérive” commune “observée a une origine d’onde gravitationnelle”, a déclaré Goncharov, “ou si le signal d’onde gravitationnelle est plus profond dans le bruit, nous devons continuer à travailler avec de nouvelles données provenant d’un nombre croissant de matrices de synchronisation de pulsars à travers le monde.”

Ce travail, et celui de NANOGrav plus tôt cette année, sont les premières étapes vers cette détection. C’est une période incroyablement excitante pour l’astronomie des ondes gravitationnelles.

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