La/les premières détections(s)

Les ondes gravitationnelles ont été détectées pour la première fois le 14 septembre 2015, un siècle après leur prédiction par A. Einstein. Ce jour-là, les deux détecteurs LIGO ont detecté un signal d’ondes gravitationnelles, qui après analyse des données, a été identifié comme provenant de deux trous noirs de masse 29 et 36 fois la masse de notre Soleil, fusionnant à un milliard d’années-lumière de la Terre et formant un trou noir de 62 masses solaires. Ce signal est appelé GW150914. Le détecteur Virgo n’avait alors pas encore rejoint la campagne d’observation, car les améliorations nécessaires pour atteindre la sensibilité voulue n’étaient pas encore achevées, mais les scientifiques de LIGO et de Virgo travaillaient en étroite collaboration depuis près de dix ans, partageant leur expertise, leurs plans et leurs données.

La concordance entre la forme d’onde attendue et le signal détecté était si importante qu’avant d’annoncer la découverte, la collaboration LIGO-Virgo a voulu déterminer si un « faux » signal aurait pu être introduit (intervention humaine) dans l’intention de discréditer la collaboration. Cette hypothèse s’est finalement avérée très improbable. Le dernier doute a même été levé lorsque, le 26 décembre 2015, les détecteurs ont détecté un autre signal d’ondes gravitationnelles. Les ondes gravitationnelles étaient bien réelles et avaient été détectées pour la première fois dans l’histoire!

La détection de GW150914 a été annoncée au monde entier le 11 février 2016 lors de plusieurs conférences de presse mondiales organisées conjointement par la collaboration LIGO – Virgo. En parallèle, un article scientifique a été publié dans Physical Review Letters. L’Académie royale des sciences de Suède a décidé d’attribuer le prix Nobel de physique 2017 « pour des contributions décisives au détecteur LIGO et pour l’observation des ondes gravitationnelles » à Rainer Weiss, Barry C. Barish et Kip S. Thorne. Ce prix, décerné en un temps record, est la reconnaissance ultime de l’importance de cette découverte dans l’histoire non seulement de l’astrophysique, mais aussi de la science en général.

GW150914 est important non seulement parce qu’il s’agit de la première onde gravitationnelle détectée, mais aussi parce que ce signal prouve l’existence de trous noirs dont la masse est de plusieurs dizaines de masses solaires. Il montre de plus, que ces trous noirs massifs peuvent former des systèmes binaires et que de tels systèmes peuvent fusionner au cours de la vie de l’Univers. En outre, il s’agit d’un excellent test de la relativité générale en présence de champs gravitationnels très puissants.

C’est donc la première fois que les événements astrophysiques peuvent être étudiés non seulement via les ondes électromagnétiques, mais aussi avec une approche totalement différente, c’est-à-dire en analysant la déformation de l’espace-temps qu’ils provoquent. Cela a complètement révolutionné l’astronomie dans les années qui ont suivi, car une toute nouvelle fenêtre s’ouvrait enfin sur l’univers. Un autre aspect important de cette révolution est qu’elle nous a permis d’améliorer notre compréhension des objets lourds tels que les trous noirs, autrement incroyablement difficiles à étudier. Grâce aux ondes gravitationnelles, il est désormais possible d’étudier les trous noirs en grand nombre et en détail, ce qui permet notamment de réaliser des études de population.

Le 1er août 2017, le détecteur Advanced Virgo a finalement rejoint les détecteurs LIGO pour la deuxième période d’observation O2. La première détection conjointe des trois détecteurs a eu lieu le 14 août 2017 : un signal d’ondes gravitationnelles provenant de la fusion d’un trou noir, nommé GW170814. Il s’agissait du premier signal de Virgo et de la preuve que le détecteur avait atteint une sensibilité suffisante pour détecter les ondes gravitationnelles. Mais le meilleur restait à venir, et allait se produire trois jours plus tard… Pour en savoir plus, cliquez ici.