Il y a quelques semaines, des physiciens réceptionnaient pour la première fois les éclairs électromagnétiques accompagnés de rafales gravitationnelles issues de la collision orageuse de deux étoiles à neutrons dans une galaxie lointaine. Cette découverte lève le voile sur une nouvelle ère de la science gravitationnelle.
Il aura fallu trois détecteurs d’ondes gravitationnelles, plus de cinq douzaines de télescopes répartis sur tous les continents, y compris l’Antarctique, sept observatoires spatiaux et 15 % des astronomes du monde entier selon une estimation pour confirmer la découverte. Plus d’une vingtaine d’articles scientifiques ont été publiés dans trois journaux distincts soulevant ainsi un large éventail de questions sur le cosmos : que se passe-t-il lorsque des étoiles à neutrons entrent en collision ? Comment sont produits des éléments précieux comme l’or ? D’où proviennent les éclats de rayons gamma à haute énergie ? Ces questions et les réponses qui viendront ne sont qu’un début. Mais finalement, que signifie réellement la découverte de ces nouvelles ondes gravitationnelles pour l’astronomie du futur ?
Les fusions d’étoiles à neutrons sont théorisées depuis des décennies, mais personne n’avait jusqu’à ce jour été témoin d’un tel cataclysme. Celui-ci, rappelons-le, s’est produit dans une galaxie lointaine située à 130 millions d’années-lumière. À mesure que ces deux étoiles se tournaient autour de l’autre, des ondes gravitationnelles se sont créées pour ensuite balayer l’Univers. Leur collision finale aura finalement produit deux jets intenses et étroits de rayonnement électromagnétique. Grâce à cette nouvelle détection, les astronomes qui travaillent avec le rayonnement électromagnétique savent maintenant ce qu’il faut rechercher. Ils n’auront ainsi pas nécessairement besoin d’une autre détection pour trouver des futures fusions d’étoiles à neutrons, parce que celle-ci leur a donné une sorte carte routière pour localiser directement ces événements : un rayon gamma extracourt suivi d’émissions radio retardées.
Pendant des années, les scientifiques se sont longtemps interrogés (et ils continuent de le faire) sur la nature de l’énergie noire, cette force mystérieuse qui permet l’expansion accélérée de l’Univers. Pour mesurer son effet, les astronomes ont besoin de « bougies standard », des objets dont la distance et la luminosité sont connues transportés sur des courants d’énergie sombre. Les calculs basés sur ces valeurs aident les cosmologistes à déterminer la « Constante de Hubble », la vitesse à laquelle l’Univers se développe. Les scientifiques ont traditionnellement utilisé des supernovae comme « bougies standard ». Mais c’est un processus lourd, sujet aux erreurs pour mesurer la distance exacte des objets très éloignés. Les mesures qui en résultent sont imparfaites et entrent aussi en conflit avec les résultats d’un effort parallèle pour mesurer l’expansion de l’Univers basé sur le fond diffus cosmologique, la rémanence du Big Bang. Les fusions d’étoiles de neutrons, observées à la fois par les ondes gravitationnelles et la lumière, pourraient ici résoudre le problème.
Les ondes gravitationnelles éliminent en effet le défi qui consiste à calculer la distance, car l’amplitude de l’onde code exactement la distance à laquelle se trouvait sa source. Dans les années à venir, les astronomes pensent que nous pourrons détecter une fusion d’étoiles à neutrons toutes les semaines. Entendez ici, très souvent. Ainsi, plus les observations se multiplieront, et plus les chercheurs seront à même d’obtenir une valeur beaucoup plus précise pour la constante de Hubble. Par extension, une meilleure compréhension de l’énergie noire pourrait donc être à l’horizon.
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