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

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

 

Prix Nobel de Physique! LIGO et l’observation des ondes gravitationnelles

Le Prix Nobel de Physique 2017 vient d’être attribué à Rainer Weiss, et conjointement à Barry C. Barish et Kip S. Thorne « pour leurs contributions décisives au détecteur LIGO et à l’observation des ondes gravitationnelles ».

Pour plus d’informations:

Article du Laboratoire APC

Communiqué de Presse du CNRS

nobelprize.org

 

Ondes gravitationnelles : première détection conjointe LIGO-Virgo

Les scientifiques des collaborations LIGO et Virgo ont observé, pour la première fois avec trois détecteurs, des ondes gravitationnelles émises lors de la fusion de deux trous noirs. Ce résultat confirme le bon fonctionnement de l’instrument Advanced Virgo, qui s’est joint aux observations des deux détecteurs LIGO le 1er août et dont c’est la première détection. Il ouvre la voie à une localisation bien plus précise des sources d’ondes gravitationnelles. Cette première fait l’objet d’une publication de la collaboration internationale exploitant les trois détecteurs, qui comprend des équipes du CNRS, à paraitre dans la revue Physical Review Letters. Elle sera exposée lors d’un point presse en marge de la réunion du G7-science à Turin.

 

Localisation de la source des ondes gravitationnelles.

En jaune : localisation obtenue avec les deux détecteurs LIGO.

En vert : localisation obtenue en utilisant les données des trois détecteurs (LIGO et Virgo), par une analyse en temps réel.

En mauve : localisation plus précise obtenue après une analyse plus poussée.

© Collaboration LIGO-Virgo

 

GW170814

GW170814

 

Lire le communiqué de presse ici.

La publication complète:

GW170814: A Three-Detector Observation of Gravitational Waves
from a Binary Black Hole Coalescence
B. P. Abbott etal.
(LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration)

 

VIRGO rejoint LIGO pour une prise de données commune

Le 1er août 2017, le détecteur européen d’ondes gravitationnelles VIRGO a officiellement rejoint les deux détecteurs LIGO des Etats-Unis pour une collecte simultanée de données. La sensibilité du détecteur VIRGO est aujourd’hui suffisante pour confirmer une détection, et ainsi permettre de localiser avec une précision accrue la source des ondes gravitationnelles détectées.

A la fin de cette période d’observation, l’instrument continuera son fonctionnement pendant plusieurs semaines afin d’améliorer encore sa sensibilité et en apprendre plus sur les différents bruits qui limitent actuellement les mesures.

« Aujourd’hui, pour la première fois nous avons un réseau de trois détecteurs de seconde génération, capables de localiser la source d’un signal d’ondes gravitationnelles. C’est une avancée majeure et le meilleur est à venir. La sensibilité des instruments va s’améliorer progressivement tandis que de nouveaux détecteurs vont rejoindre le réseau, ouvrant ainsi des perspectives prometteuses pour l’étude multi-messagers de l’Univers » conclut Giovanni Losurdo (section INFN de Pise) ancien responsable du projet « VIRGO Avancé ».

Lire ici l’annonce complète LSC VIRGO.

 

Image: Vue aérienne VIRGO – ©EGO VIRGO

La mission LISA selectionnée par le Science Program Committee de l’ESA

Après de nombreuses années d’études et d’espoir la mission LISA a été officiellement sélectionnée par le Science Program Committee (SPC) de l’ESA comme 3ème mission ‘Large’ (L3) du programme Cosmic Vision. La constellation de trois satellites est conçue pour étudier les ondes gravitationnelles dans l’espace.

C’est une étape majeure dans le développement de LISA. La prochaine grande étape sera l’adoption, attendue vers 2021/2022.

En France, le Laboratoire APC a un rôle central dans LISA, puisqu’il coordonne aujourd’hui, avec le soutien du CNES et d’autres laboratoires partenaires, les deux principales contributions françaises envisagées pour LISA : la mise en place du Centre de Traitement de Données Scientifiques, la gestion des performances et l’Intégration et Tests de la charge utile.

 

Pour plus d’informations:

Laboratoire APC – Page LISA & LisaPathfinder

ESA

NASA

Futura Sciences

 

Photo Lisa concept

© AEI/Milde Marketing/Exozet

Le prix Princesse des Asturies pour les Recherches Techniques & Scientifiques 2017 est attribué à la Collaboration LIGO

06/14/2017

Le prix Princesse des Asturies 2017 pour les recherches techniques et scientifiques a été décerné aux physiciens Rainer Weiss, Kip S. Thorne et Barry C. Barish ainsi qu’à la Collaboration Scientifique LIGO (LSC), le 14 juin 2017 par le jury responsable de son attribution à Oviedo.

©FPA

Pour plus d’informations:

Princess of Asturias Foundation

Les ondes gravitationnelles frappent à nouveau la terre : GW151226

Les collaborations LIGO et Virgo ont annoncé aujourd’hui 15 juin lors de la 228 éme conférence de la Société Américaine d’Astronomie à San Diego une nouvelle détection d’ondes gravitationnelles. Simultanément un article a été publié dans Physical Review Letters.

L’évènement a été observé le 26 décembre 2015 à 3.38.53 UTC par les deux détecteurs LIGO de Livingstone et de Hanford (1.1 milliseconde plus tard). Cet évènement, interprété comme la fusion de deux trous noirs, n’est pas aussi puissant que celui annoncé en février et donc le signal est moins spectaculaire.

GW151226

L’une des raisons est que les deux trous noirs ne sont pas aussi massifs que lors de l’événement de « découverte » GW150914 : les deux trous noirs sont respectivement de 14 et 8 masses solaires, et le trou noir final est de 21 masses solaires. L’analyse utilise des « formes d’ondes » prédites par la théorie et les compare au signal. Le rapport signal sur bruit (la façon quantitative utilisée par les physiciens pour exprimer le fait que le signal ressort du bruit de fond dans le détecteur) est estimé à 13, à comparer avec 24 dans le cas de GW150914.

L’évènement s’est déroulé il y a 1,4 milliards d’années lumière.

En raison de la plus grande durée du signal dans le détecteur, que lors de la première détection, la collaboration LIGO-Virgo a pu déterminer que l’un des deux trous noirs (ainsi que le trou noir final) était en rotation.

Durant la conférence de presse de l’AAS, la collaboration a rappelé qu’un autre évènement (déjà mentionné dans la publication de la découverte) est probablement également une fusion de trous noirs. Appelé LVT151012, LVT pour LIGO Virgo Trigger (« trigger » veut dire « déclenchement »), il a été observé le 12 octobre 2015. Le rapport signal sur bruit étant de 9,7,  la collaboration n’est pas suffisamment confiante pour pouvoir en parler comme d’une découverte. S’il correspondait bien à la fusion de trous noirs, la masse du trou noir final serait de 35 masses solaires.

Si l’évènement du 11 février concluait un siècle de recherches des ondes gravitationnelles, l’annonce d’aujourd’hui ouvre de toute évidence l’ère de l’astronomie des ondes gravitationnelles.

Nous aurons une belle occasion de parler de cette nouvelle découverte pendant le hangout qui se tiendra jeudi 16 juin en conclusion de la deuxième session du cours en anglais Gravity!

 

Jeudi 16 juin: Hangout Gravity! en direct de Stanford sur les trous noirs et les ondes gravitationnelles

Pierre Binétruy et George Smoot vous invitent à participer à un hangout du Mooc Gravity! dont le thème portera sur les trous noirs et les ondes gravitationnelles. Il sera retransmis ce jeudi 16 juin à 21h00 heure de Paris (19h00 UTC, 20h00 à Londres, 12h00 en Californie), en direct du Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC) au SLAC, de l’Université Stanford. Et donc en anglais …

KIPAC_logoLe Hangout  sera retransmis en direct sur Google Hangout et Youtube pendant environ 60 minutes, et vous pourrez y suivre les questions et les réponses. Même si vous n’êtes pas inscrits à cette session du cours en anglais Gravity! vous pouvez dès à présent poser vos questions ci-dessous et sur Twitter en utilisant le hashtag #FLGravity.

Les deux évènements qui seront couverts durant ce hangout sont les premiers résultats  de la mission LISAPathfinder , ainsi que les tout derniers résultats de la collaboration LIGO-Virgo.

Nos invités seront :

tom_abel

Tom Abel est directeur du Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology du laboratoire National SLAC et l’Université de Stanford. Son équipe explore le premier milliard d’années de l’histoire de l’Univers à partir de calculs ab initio utilisant des superordinateurs . Il a démontré que les premiers objets lumineux sont des étoiles super massives et a développé un nouvel algorithme numérique utilisant des méthodes d’adaption de maillage permettant de prendre en compte plus de 14 ordres de grandeur en échelles de longueur et de temps. Plus récemment, il a innové avec un nouvel algorithme pour étudier les fluides sans collision tels que la matière noire.

 

roger

 

Roger Blandford, originaire d’Angleterre, occupait un poste de professeur à Caltech depuis 1976 quand en 2003 il a rejoint l’Université de Stanford pour devenir le premier Directeur du Kavli Institute of Particle Astrophysics and Cosmology. C’est un expert mondialement reconnu en trous noirs astrophysiques, cosmologie, lentilles gravitationnelles, physique des rayons cosmiques et étoiles massives.

 

 

 

 

michael_landryMichael Landry est le scientifique responsable de la détection à l’observatoire LIGO de Hanford dans l’état de Washington, et physicien à Caltech (California Institute of Technology). Michael a débuté son travail sur les ondes gravitationnelles comme postdoctorant à Caltech en 2000 puis, affecté à l’observatoire LIGO de Hanford, il y est resté comme chercheur. De 2010 à 2015, il a dirigé l’installation du détecteur avancé LIGO de Hanford. Ce travail de collaboration entre les scientifiques de LIGO et la collaboration Virgo, rassemblant un millier de personnes, a culminé lors de la première détection d’ondes gravitationnelles en provenance de la fusion de deux trous noirs annoncée le 11 février 2016.

 

stefano_vitale1Stefano Vitale est Principal Investigator (P.I.) de la mission LISAPathfinder. Il est professeur à l’Université de Trento en Italie et une des personnes clef de la communauté Européenne des ondes gravitationnelles. Il a travaillé sur le détecteur acoustique cryogénique AURIGA avant de rejoindre la mission LISA où il dirige la participation italienne. Il a développé à Trento le laboratoire  qui a conçu le le capteur inertiel qui est au coeur de la mission LISAPathfinder.

 

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