LIGO-Virgo, la naissance d’une nouvelle astronomie

Les deux bras de lumière de l’instrument Advanced Virgo²Advanced Virgo est un instrument principalement cofinancé par le CNRS en France et l’Instituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) en Italie. Les chercheurs travaillant sur Virgo sont regroupés au sein de la collaboration du même nom, comprenant plus de 250 physiciens, ingénieurs et techniciens appartenant à 20 laboratoires européens. ont enregistré le 14 août la fusion de deux trous noirs – qui s’ajoute aux trois détections semblables réalisées par les détecteurs LIGO³LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) est un observatoire dédié aux ondes gravitationnelles composé de deux interféromètres identiques situés aux Etats-Unis. Autour de ces instruments s’est constituée la collaboration scientifique LIGO (LIGO Scientific Collaboration, LSC), qui regroupe plus de 1000 scientifiques et travaille main dans la main avec la collaboration Virgo. depuis 2015. « Cette première observation a montré que Virgo fonctionne très bien, s’enthousiasme Frédéric Daigne, de l’Institut d’astrophysique de Paris (IAP)⁴CNRS/UPMC Sorbonne Universités, en étendant notre connaissance des populations de trous noirs binaires, elle confirme que ceux-ci sont plus massifs qu’attendus, ce qui est un mystère. Enfin, cette observation conjointe permet de nouveaux tests de la relativité générale impossibles à réaliser seulement avec LIGO. »

Mieux, trois jours plus tard, la collaboration LIGO-Virgo a détecté pour la première fois la fusion de deux étoiles à neutrons. Ces astres ultra-denses, de la masse d’une étoile pour un rayon de 10 à 15 km, sont exclusivement composés de neutrons, l’un des constituants des noyaux atomiques.

La localisation de l’émission gravitationnelle a par ailleurs permis à plusieurs observatoires de prendre le relais, et ce dans toutes les longueurs d’onde de la lumière. De nombreux résultats ont été obtenus, dont l’observation de l’éjecta de matière engendré par la collision qui confirme que ce phénomène extrême est bien à l’origine de la synthèse des éléments plus lourds que le fer. « Cette observation exceptionnelle restera dans l’histoire », commente l’astrophysicien. Elle signe l’acte de naissance d’une nouvelle astronomie multi-messagers prometteuse. “C’est une récompense pour tous les personnels du CNRS et des laboratoires européens partenaires qui ont contribué au démarrage de ce nouvel instrument, souligne Benoît Cours du Laboratoire d’Annecy de physique des particules, responsable français du projet Virgo. Le programme d’amélioration en cours se poursuivra jusqu’à l’automne 2018, avant une nouvelle prise de données commune avec LIGO qui s’annonce prometteuse.”

Physical review letter, octobre 2017