L'existence d’un fond d’ondes gravitationnelles dit "stochastique" mis en évidence par une série d’observations radio

En accumulant des données de chronométrage de pulsars par l’ensemble des radiotélescopes géants à la surface de la Terre, plusieurs équipes d’astronomes annoncent avoir découvert un fond d’ondes gravitationnelles. Il s’agirait de vibrations de l’espace-temps produit par l’ensemble des trous noirs binaires géants qui se trouvent dans les galaxies autour de nous.

Prédites par Albert Einstein dès 1916 et détectées pour la première fois en 2016, les ondes gravitationnelles sont des déformations de la trame de l’espace-temps. Pour les mettre en évidence, il faut que les déformations soient importantes – la fusion de deux trous noirs par exemple – et que l’on soit capables de mesurer les fines distorsions engendrées. Même dans le cas de deux trois noirs pesant chacun 100 fois la masse du Soleil qui fusionnent dans une galaxie pas trop lointaine, les instruments doivent mesurer des variations de distances de moins de la taille du noyau d’un atome sur plusieurs kilomètres…

La redoutable régularité des "vieux pulsars"

Comme le passage des ondes gravitationnelles modifie très légèrement les distances cosmiques, on peut imaginer comme conséquences des retards sur les temps d’arrivée des ondes électromagnétiques. D’où l’idée imaginée à la fin des années 1970 par l’astronome soviétique Mickhail Sazhin d’utiliser les chronomètres naturels du cosmos qui venaient d’être découverts pour détecter des ondes gravitationnelles. En effet, les pulsars, en particulier les "vieux pulsars" sont des astres dont nous recevons des impulsions radio avec une régularité redoutable. "Ces pulsars constituent des horloges cosmiques naturelles dispensant pour des milliards d’années des tic-tac radio très réguliers" explique Ismaël Cognard, directeur de recherche CNRS rattaché à l’université d’Orléans. L’idée est que si ces impulsions traversent des ondes gravitationnelles leur temps d’arrivée est très légèrement altéré par rapport à leur régularité théorique.

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À l’aide de puissants radiotélescopes répartis un peu partout sur le Globe, les astrophysiciens chronomètrent les pulsars. Le consortium américain baptisé NANOGrav utilise l’antenne d’Arecibo, situé à Porto Rico, aujourd’hui effondrée, ainsi que le radiotélescope de Green Bank, en Virginie-Occidentale. Les Europ[...]

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