LIGO et Virgo détectent pour la 1ère fois des ondes gravitationnelles produites par la collision de deux étoiles à neutrons

Artist view fusion neutron stars

C’est le premier évènement cosmique observé conjointement par les ondes gravitationnelles émises et la lumière

Le 17 août 2017 à 12:41:04 UTC (14:41:04 heure de Paris) le réseau de détecteurs d’ondes gravitationnelles LIGO-Virgo a enregistré un signal d’ondes gravitationnelles émis par la coalescence de deux astres compacts appelés « étoiles à neutrons ». Cet événement est survenu seulement trois jours après la première détection conjointe LIGO-Virgo d’une fusion de trous noirs, GW170814.

La détection de signaux d’ondes gravitationnelles émis lors de la fusion d’étoiles à neutrons était attendue car les étoiles à neutrons sont des astres communs dans l’Univers, et parce que les télescopes radio avaient déjà détecté des systèmes binaires d’étoiles à neutrons. L’exemple le plus célèbre est le pulsar binaire découvert par Hulse et Taylor en 1974. En mesurant son orbite depuis 40 ans, les radioastronomes ont montré que les deux étoiles spiralent lentement l’une vers l’autre. D’ici 300 millions d’années environ, elles fusionneront en émettant un signal similaire à celui observé par LIGO-Virgo pour GW170817.

Au moment de l’événement GW170817, le réseau de détecteurs LIGO-Virgo était engagé dans sa deuxième prise de données (appelée « O2 »), que les détecteurs LIGO avaient démarrée le 30 novembre 2016 et que Virgo venait de rejoindre le 1er août 2017. Disposer de plusieurs détecteurs permet de localiser la source d’un signal dans le ciel, avec une précision qui s’améliore lorsque le nombre de détecteurs augmente. Pour cet événement, la source a été localisée dans une zone allongée (appelée boîte d’erreur), large de 2 degrés et longue de 15 degrés environ, couvrant une surface de 28 degrés carrés (visuellement, cela correspond à peu près à la forme et à la taille d’une banane tenue à bout de bras). La zone du ciel correspond à la constellation de l’Hydre, à proximité de l’étoile Psi Hydrae, visible à l’oeil nu.

 

Localisation de la source à partir des observations gravitationnelles, gamma et optiques. LIGO seul en vert clair, LIGO-Virgo en vert foncé, Fermi GBM (bleu foncé) et par triangulation de Fermi et INTEGRAL en bleu clair. L’insert montre la position de la galaxie hôte NGC 4993 dans l’image prise par le télescope Swope 10,9 heures après la fusion (en haut, à droite) et une image prise par DLT40, 20,5 jours après la fusion (en bas, à droite).

 

 

 

Pour la première fois, des ondes gravitationnelles et électromagnétiques provenant d’une même source astrophysique ont été observées. Les ondes gravitationnelles provenant de la fusion d’une binaire d’étoiles à neutrons sont observées pour la première fois. Les observations électromagnétiques confirment cette interprétation sur la nature de la binaire, et comprennent trois composantes à différentes longueurs d’ondes : (i) un sursaut gamma court, qui démontre que les fusions de binaires d’étoiles à neutrons sont à l’origine d’au moins une partie de ces sursauts, (ii) un transitoire (« kilonova ») allant de l’ultraviolet à l’infrarouge, conséquence de la fusion, qui a permis l’identification de la galaxie hôte, et (iii) des contreparties X et radio retardées, qui apportent des informations sur l’environnement de la binaire. Ces observations exceptionnelles offrent une description séquentielle complète des processus physiques en jeu lors de la fusion de deux étoiles à neutrons. Ces résultats démontrent l’importance des observations collaboratives en ondes gravitationnelles, électromagnétiques et neutrinos, et marquent le début de l’astronomie multi messagers.

Lire ici les publications complètes associées à cette annonce:

GW170817 : Observation d’ondes gravitationnelles émises lors de la coalescence d’un système binaire d’étoiles à neutrons

Mesure de l’expansion de l’Univers grâce aux ondes gravitationnelles

Histoire de la fusion de deux étoiles à neutrons racontée par plusieurs messagers cosmiques

Ondes gravitationnelles et rayons gamma émis lors de la fusion d’un système binaire d’étoiles à neutrons : GW170817 et GRB 170817A

 

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *