Les ondes gravitationnelles secouent l’astrophysique

En 1916, Albert Einstein prédisait l’existence de ces témoins de la déformation de l’espace-temps. Cent ans plus tard, et après quatre campagnes de détection menées depuis neuf ans, environ 250 ondes gravitationnelles ont déjà été détectées. Retour sur les origines de cette découverte qui suscite l’enthousiasme des astrophysiciens.

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La prochaine étape dans les études sur les ondes gravitationnelles

Un dôme de télescope sphérique de couleur crème est suspendu au-dessus du sol au centre de cette image. Sur le sol brunâtre en contrebas, une personne monte des escaliers de couleur crème menant au dôme. Derrière le dôme se trouve un ciel nocturne coloré, commençant par l'orange près de l'horizon et devenant bleu foncé en haut de l'image, avec des points blancs parsemés. Deux objets brillants ressemblant à des nuages bleu-blanc sont visibles au-dessus du dôme, contrastant avec le ciel sombre. 

Un petit pas est franchi vers l'un des télescopes BlackGEM dans cette photo de la semaine de l'ESO, mais cette installation représente un pas de géant dans l'étude des ondes gravitationnelles à l' Observatoire de La Silla de l'ESO au Chili. BlackGEM — qui a été développé par l'Université Radboud , l' École de recherche néerlandaise en astronomie et la KU Leuven et officiellement inauguré en janvier 2024 — est un réseau essentiellement robotique de télescopes optiques conçus pour scanner le ciel du sud.

Chaque télescope du réseau est orienté vers différentes parties du ciel clair au-dessus de La Silla, toujours prêt à détecter la rémanence de lumière visible des sources d'ondes gravitationnelles – des événements cataclysmiques tels que la fusion d'étoiles à neutrons ou de trous noirs. BlackGEM permettra de localiser ces sources et fournira aux astronomes une cible pour des observations de suivi avec d'autres télescopes plus grands afin d'en apprendre davantage à leur sujet.

Depuis l'hémisphère sud, les astronomes ont également une vue imprenable sur la Voie lactée et nos galaxies voisines, les Nuages ​​de Magellan , vus ici dans leur forme vaporeuse et nuageuse caractéristique. Dans la culture mapuche du centre-sud du Chili, ces nuages ​​sont connus sous le nom de lafken, labken ou künchalabken (« les lagons ») ainsi que rünanko (« les puits d'eau »).

Crédit: ESO/A. Ghizzi Panizza (www.albertoghizzipanizza.com)

Capturer les ondulations de l’espace-temps : LISA obtient le feu vert

Aujourd'hui, le comité du programme scientifique de l'ESA a approuvé la mission LISA (Laser Interferometer Space Antenna ), la première initiative scientifique visant à détecter et à étudier les ondes gravitationnelles depuis l'espace. 

 Cette étape importante, officiellement appelée « adoption », reconnaît que le concept et la technologie de la mission sont suffisamment avancés et donne le feu vert à la construction des instruments et du vaisseau spatial. Ces travaux débuteront en janvier 2025 une fois qu’un entrepreneur industriel européen aura été choisi.

LISA n’est pas seulement un vaisseau spatial mais une constellation de trois. Ils suivront la Terre sur son orbite autour du Soleil, formant ainsi un triangle équilatéral extrêmement précis dans l’espace. Chaque côté du triangle mesurera 2,5 millions de kilomètres de long (soit plus de six fois la distance Terre-Lune) et le vaisseau spatial échangera des faisceaux laser sur cette distance. Le lancement des trois engins spatiaux est prévu pour 2035, sur une fusée Ariane 6.

Lire la suite sur le site de l'ESA.

Ondes gravitationnelles : un nouvel âge d’or pour l’astronomie

Moins d’une décennie après son avènement, l’astronomie gravitationnelle renouvelle toutes les sciences du ciel. Plusieurs projets d’observatoires promettent de révéler le cosmos tel qu’on ne l’a jamais vu.

Vue d'artiste des distorsions de l'espace-temps qu'induit le passage d'ondes gravitationnelles générées par un trou noir binaire supermassif. 

Depuis mai dernier, une partie des détecteurs de la collaboration Ligo-Virgo-Kagra sont à nouveau à l’écoute du cosmos, enregistrant trois à quatre « événements » par semaine. Fusions impliquant des trous noirs, des étoiles à neutrons… la campagne d’observation n’est pas terminée. Mais il est probable qu’au total, environ deux cents détections viennent enrichir l’inventaire des découvertes de la toute jeune astronomie gravitationnelle. Toute jeune, mais déjà mature, un peu plus de huit ans après la première observation de la coalescence de deux trous noirs, révélée par l’enregistrement des vibrations de l’espace-temps résultant de ce cataclysme cosmique. Alors même qu’en 2015, l’existence des ondes gravitationnelles prédites par la relativité générale n’avait encore reçu aucune preuve directe !

Lire l'article de la revue Le Journal du CNRS.

Surfer sur l'espace-temps : les ondes gravitationnelles, de la théorie aux découvertes

Conférence du 3 janvier 2023 d'Irina Dvorkin (Institut Astrophysique de Paris - IAP)

Les ondes gravitationnelles, prédites en 1915 par la théorie de la relativité générale d'Einstein, ont été directement observées pour la première fois en 2015, quand le signal produit lors de la fusion de deux trous noirs a été détecté sur Terre.

Depuis, presque une centaine de sources a été observée, ouvrant la voie à l'astronomie en ondes gravitationnelles. Ces observations nous permettent d'étudier des objets astrophysiques jusqu'ici invisibles, et ont déjà donné lieu à de surprenantes découvertes. Dans cet exposé, nous reviendrons sur les bases de la relativité générale afin de donner une description intuitive du phénomène d'ondes gravitationnelles.

Nous discuterons ensuite des différentes sources astrophysiques qui peuvent être étudiées avec ce nouveau messager, et des observatoires terrestres et spatiaux dédiés à l'astronomie gravitationnelle.

Pour visionner la conférence sous Youtube :