Un nouveau signal détecté, fruit de la collision d’une étoile à neutrons avec un trou noir


Simulation de la fusion d’un système de deux étoiles à neutrons. A partir du coin supérieur gauche et dans le sens des aiguilles d’une montre : les deux étoiles à neutrons (en blanc) spiralent l’une autour de l’autre, entrent en contact et fusionnent pour ne former qu'une étoile à neutrons unique. Une partie de la matière (dont la densité est reflétée par le code de couleurs) est éjectée dans l'espace environnant et forme un épais disque d’accrétion tout autour. L’ensemble de la séquence dure environ 0,03 s. Dans la plupart des cas, la nouvelle étoile à neutrons, plus lourde, ne survit pas à sa propre gravité et s’effondre en trou noir © Ciolfi, Giacomazzo (Virgo Collaboration), Kastaun (LIGO Scientific Collaboration).

Le premier mois de la nouvelle phase de recherche d’ondes gravitationnelles (OGs) menée par LIGO et Virgo a déjà offert aux scientifiques des deux collaborations une riche moisson d’observations, dont l’interprétation va demander beaucoup de travail. Cette prise de données, la campagne d’observation (ou "run") O3, a démarré le 1er avril 2019 et devrait durer une année entière. Les améliorations de la sensibilité des détecteurs et le fait que les trois instruments LIGO-Virgo fonctionnent de concert depuis le début du run offrent des perspectives sans précédent. De plus, pour la première fois, les alertes LIGO-Virgo sont publiques. Elles sont envoyées rapidement après la détection en temps réel de possibles signaux transitoires d’OGs. Cette stratégie a pour but de faciliter le suivi de ces observations par d’autres observatoires et augmente encore les perspectives déjà prometteuses de l’astronomie multi-messagers.

"Je n’aurais pas pu rêver d’un meilleur moment pour être de quart !", s’exclame Olivier Minazzoli, chercheur au Centre Scientifique de Monaco, actuellement détaché au laboratoire ARTEMIS de Nice (Observatoire de la Côte d’Azur), et qui était en charge du suivi de la qualité des données de Virgo la semaine dernière. "J’espérais au mieux voir une possible fusion de deux trous noirs, certainement pas deux signaux candidats impliquant potentiellement des étoiles à neutrons, dont peut-être la première fusion entre une étoile à neutrons et un trou noir jamais observée ! "

Cinq alertes publiques ont été émises par LIGO et Virgo depuis le 1er avril : elles peuvent être consultées librement via le site internet Gravitational Wave Candidate Event Database. Trois d’entre-elles ont été classées provisoirement dans la catégorie des fusions de couples de trous noirs (en abrégé "BBH", pour "Binary Black Holes" en anglais). Des analyses supplémentaires, actuellement en cours, sont nécessaires pour compléter leur étude. Si ces détections sont confirmées, elles s’ajouteront au catalogue des 10 fusions BBH détectées par LIGO et Virgo lors des précédentes campagnes de prise de données et contribueront à améliorer notre compréhension des processus de formation de ces objets extrêmement compacts, ainsi que de la nature de la gravitation, de l’espace et du temps.

Les deux autres événements demandent des études plus poussées, menées tant par les équipes de LIGO et Virgo que par une communauté scientifique plus large. Ces signaux semblent issus de la fusion de systèmes binaires contenant au moins une étoile à neutrons ("NS", pour "Neutron Star" en anglais), la forme de matière la plus dense que nous connaissons dans l’Univers.

Cette importante découverte à fait l’objet de nombreux articles dans la presse : 

- Des ondes gravitationnelles du troisième type (Le Figaro - 02/05/19)
- On a (peut-être) vu un trou noir avaler une étoile à neutrons (Libération 02/05/19)

 

 


 

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- Dr Olivier Minazzoli