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NANOGrav confirme l'existence du fond diffus d’ondes gravitationnelles

Des chercheurs de l’Observatoire Nord-Américain des Ondes Gravitationnelles Nanohertz (NANOGrav) ont réalisé une analyse minutieuse d’étoiles éteintes baptisées pulsars millisecondes. Ces astres effectuent plusieurs centaines de rotations par seconde et émettent des impulsions radio à la manière d’horloges cosmiques de haute précision. L’observation de plus de 60 pulsars sur une période de 15 ans a révélé des variations inexpliquées dans leur “taux de tic-tac”, suggérant une distorsion de l’espace-temps causée par des ondes gravitationnelles de basse fréquence.

Selon les résultats de NANOGrav, la distorsion spatiale créée par les ondes gravitationnelles donne l’illusion que les taux d’émission des impulsions radio des pulsars sont modifiés. En réalité, c’est la compression et l’extension de l’espace entre la Terre et ces pulsars qui provoquent une variation de l’arrivée des impulsions radio sur Terre, décalée de milliardièmes de secondes. Ces résultats constituent la première preuve de l’existence du fond diffus d’ondes gravitationnelles, une sorte de bouillon de distorsions de l’espace-temps qui baigne l’univers, prédit de longue date par les scientifiques. « En créant ce détecteur à l’échelle de la galaxie, l’équipe NANOGrav a révélé les ondes gravitationnelles qui imprègnent notre univers », a déclaré Sethuraman Panchanathan, Directeur de la NSF. « Cette collaboration illustre que l’innovation scientifique de classe mondiale peut, doit et parvient à toucher chaque partie de notre nation ».

Les ondes gravitationnelles, prédites par Albert Einstein en 1916, ont été confirmées en 2015 par le détecteur d’ondes gravitationnelles par interférométrie laser (LIGO). Bien que la source de ces ondes gravitationnelles fût une collision de deux trous noirs lointains, la distorsion spatiale détectée par LIGO était plus petite que le noyau d’un atome. Comparativement, le décalage temporel apparent des pulsars mesuré par l’équipe NANOGrav correspond à quelques centaines de milliardièmes de secondes et représente une flexion de l’espace-temps entre la Terre et les pulsars d’environ la longueur d’un terrain de football. Ces distorsions de l’espace-temps sont causées par des ondes gravitationnelles si immenses que la distance entre deux crêtes est de 2 à 10 années-lumière, soit environ 9 à 90 billions de kilomètres.

« Ce sont de loin les ondes gravitationnelles les plus puissantes que l’on connaisse », a déclaré l’astrophysicienne Maura McLaughlin, co-directrice du NANOGrav Physics Frontiers Center. « Détecter de telles ondes gravitationnelles titanesques nécessite un détecteur tout aussi massif, et de la patience ». L’équipe NANOGrav a utilisé 15 ans de données astronomiques enregistrées par des radiotélescopes soutenus par la NSF, y compris le Green Bank Observatory en Virginie-Occidentale, le Very Large Array à Socorro, au Nouveau-Mexique, et l’Observatoire d’Arecibo à Porto Rico.

Grâce à ces données, ils ont créé un “détecteur” de 67 pulsars répartis dans tout le ciel et ont comparé le taux de tic-tac de ces pulsars. Grâce à une analyse de données sophistiquée, ils ont déduit la présence du fond d’ondes gravitationnelles causant la distorsion de l’espace, expliquant ainsi les variations apparentes du timing des pulsars. « C’est la première preuve de l’existence d’ondes gravitationnelles à ces basses fréquences », a déclaré l’astrophysicien Stephen Taylor, président de la collaboration NANOGrav et co-responsable de l’effort de recherche. « La source probable de ces ondes sont des paires distantes de trous noirs ultra-massifs en orbite rapprochée ».

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

NANOGrav

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