Une nouvelle carte du cosmos se dessine
Une collaboration internationale d’astrophysiciens, incluant des chercheurs de l’Université de Yale, vient de franchir une étape décisive dans l’exploration spatiale. L’équipe a conçu et testé un système de détection utilisant les ondes gravitationnelles pour cartographier la position de trous noirs en fusion, techniquement appelés binaires de trous noirs supermassifs. Selon les chercheurs, une telle carte offrirait un moyen inédit d’appréhender l’astronomie et la physique, comparable à l’impact qu’ont eu les rayons X et les ondes radio aux époques précédentes.
Le nouveau protocole, démontré par le NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves), fournit désormais une méthode concrète pour peupler cette carte. Chiara Mingarelli, professeure adjointe de physique à la Faculté des arts et des sciences de Yale et membre de NANOGrav, souligne l’importance de cette avancée : « Notre découverte fournit à la communauté scientifique les premiers repères concrets pour développer et tester des protocoles de détection de sources d’ondes gravitationnelles individuelles et continues ».
Des pulsars aux quasars : un changement de méthode
En 2023, NANOGrav rapportait déjà la découverte de la première preuve directe d’un fond d’ondes gravitationnelles. Ces ondes, causées par la fusion lente de paires de trous noirs supermassifs, pouvaient être détectées depuis la Terre au sein d’un champ d’énergie à basse fréquence. Pour y parvenir, l’organisation a basé ses méthodes de détection sur les pulsars, ces cœurs effondrés d’étoiles massives qui, en tournant rapidement, émettent des signaux radio minutés avec précision.
Les collaborateurs internationaux ont ensuite orienté leurs recherches vers des ondes individuelles. Des travaux théoriques antérieurs, menés par Chiara Mingarelli et ses collaborateurs, suggéraient que les fusions de trous noirs ont cinq fois plus de chances de se produire dans des galaxies abritant un quasar. Un quasar agit comme un « phare » lumineux dans l’espace, alimenté par des gaz tombant dans un trou noir. S’appuyant sur cette hypothèse, la nouvelle étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters détaille un cadre de recherche ciblé de bout en bout.
L’équipe a ainsi mené des recherches spécifiques pour des binaires de trous noirs supermassifs au sein de 114 noyaux galactiques actifs, des zones situées au centre des galaxies où un trou noir attire la matière.
Quand la pop culture s’invite dans l’astrophysique
Cette méthodologie novatrice, combinant les mesures du fond d’ondes gravitationnelles avec les mesures variables des quasars, a porté ses fruits. Les chercheurs ont identifié deux candidats spécifiques : SDSS J1536+0411 et SDSS J0729+4008. Ces objets célestes ont reçu des surnoms inattendus : « Rohan » et « Gondor », inspirés de l’œuvre de J.R.R. Tolkien, Le Seigneur des Anneaux.
L’explication de ces baptêmes mêle reconnaissance académique et clin d’œil littéraire. « Les noms viennent à la fois de personnes et de la culture pop », explique Chiara Mingarelli. « Rohan a été le premier, en l’honneur de Rohan Shivakumar, l’étudiant de Yale qui l’a analysé en premier. Gondor est venu ensuite, car, eh bien… les feux d’alarme ont été allumés ! » Une référence directe au roman, où les héros unissent leurs forces après l’allumage des feux d’alarme entre les royaumes de Gondor et de Rohan.
Vers une confirmation définitive
Pour les scientifiques, même un nombre restreint de binaires de trous noirs confirmés permettra d’ancrer la carte du fond d’ondes gravitationnelles. Dans les mois à venir, NANOGrav poursuivra l’identification et la localisation de ces binaires. Selon Chiara Mingarelli, cette découverte ouvre des perspectives intrigantes pour la théorie des ondes gravitationnelles, l’analyse de données, les fusions de galaxies et l’astrophysique des trous noirs.
« Notre travail a tracé une feuille de route pour un cadre systémique de détection de binaires de trous noirs supermassifs », conclut-elle. « Nous avons mené une recherche systématique et ciblée, développé un protocole rigoureux, et deux cibles sont sorties du lot comme exemples motivant un suivi. »
Selon la source : phys.org
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Un système de détection utilise les ondes gravitationnelles pour cartographier la fusion de trous noirs
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