Les ondes gravitationnelles des trous noirs supermassifs peut-être découvertes grâce aux pulsars ?

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On a du mal à le croire, mais la première détection directe sur Terre des ondes gravitationnelles prédites par la théorie d’Einstein a eu lieu il y a six ans déjà sous la forme du signal baptisé GW150914, le 14 septembre 2015. Son analyse a montré qu’il provenait des derniers évènements survenant quand deux trous noirs de masse stellaire formant un couple binaire se rapprochent en suivant une spirale puis fusionnent en un seul astre compact. Une partie de la masse totale des deux objets, qui contenaient chacun environ 30 fois la masse du Soleil, avait alors été convertie en ondes gravitationnelles. Pour se donner une idée de l'énergie qu'un tel évènement représente, on peut imaginer que si ces ondes gravitationnelles avaient été des ondes électromagnétiques, alors la source de la collision observée en septembre 2015 aurait paru dans notre ciel plus lumineuse que la Pleine Lune. Pourtant, l'évènement s'était produit à environ 1,3 milliard d’années-lumière de la Voie lactée...

Nous avons bien progressé depuis dans le domaine de l’astronomie gravitationnelle grâce aux membres de la collaboration Ligo aux États-Unis et aux membres de la collaboration Virgo en Europe. Les chercheurs japonais sont aussi entrés dans la danse avec leur propre détecteur d’ondes gravitationnelles, appelé Kagra.


Présentation des ondes gravitationnelles et de leur détection par François Larrouturou (doctorant à l'IAP), enregistrée dans le cadre de la Nuit de l'astronomie 2020 de l'IAP, le 26 juin 2020. © Institut d'Astrophysique de Paris

Les ondes gravitationnelles du Big Bang sont à basses fréquences

Mais tous ces instruments n’observent que dans une bande spectrale bien précise de la fenêtre des ondes gravitationnelles, celle des fréquences que l’on peut considérer comme hautes et qui proviennent des derniers instants de deux astres compacts d’origine stellaire orbitant l’un autour de l’autre à une vitesse folle. Si l’on considère des astres compacts comme des trous noirs supermassifs, en...

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