Les scientifiques ont utilisé un observatoire spatial « de la taille d’une galaxie » pour trouver des indices possibles d’un sign exclusive provenant d’ondes gravitationnelles, ou les puissantes ondulations qui traversent l’univers et déforment le tissu de l’espace et du temps lui-même.



Les nouvelles découvertes, qui ont récemment été publiées dans The Astrophysical Journal Letters, proviennent d’un projet américain et canadien appelé North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav).

Depuis moreover de 13 ans, les chercheurs de NANOGrav se sont penchés sur la lumière diffusée par des dizaines de pulsars répartis dans toute la Voie lactée pour tenter de détecter un « fond d’onde gravitationnelle ». C’est ce que les scientifiques appellent le flux regular de rayonnement gravitationnel qui, selon la théorie, se répand sur la Terre de façon constante. L’équipe n’a pas encore identifié cette cible, mais elle se rapproche as well as que jamais, a déclaré Joseph Simon



« Nous avons trouvé un signal fort dans notre ensemble de données », a déclaré Simon, chercheur postdoctoral au Département des sciences astrophysiques et planétaires. « Mais nous ne pouvons pas encore dire que c’est le fond des ondes gravitationnelles. »

En 2017, les scientifiques d’une expérience appelée Observatoire des ondes gravitationnelles de l’interféromètre laser (LIGO) ont remporté le prix Nobel de physique pour la toute première détection directe des ondes gravitationnelles. Ces ondes ont été créées lorsque deux trous noirs se sont percutés à environ 130 thousands and thousands d’années-lumière de la Terre, générant un choc cosmique qui s’est propagé à notre propre système solaire.

Cet événement était l’équivalent d’un crash de cymbale – une explosion violente et de courte durée. Les ondes gravitationnelles que Simon et ses collègues recherchent, en revanche, ressemblent davantage au bourdonnement regular d’une conversation lors d’un cocktail bondé.

Détecter ce bruit de fond serait une réalisation scientifique majeure, ouvrant une nouvelle fenêtre sur le fonctionnement de l’univers, a-t-il ajouté. Ces ondes, par exemple, pourraient donner aux scientifiques de nouveaux outils pour étudier remark les trous noirs supermassifs au centre de nombreuses galaxies fusionnent au fil du temps.

« Ces premiers indices alléchants d’un arrière-program d’ondes gravitationnelles suggèrent que les trous noirs supermassifs fusionnent probablement et que nous flottons dans une mer d’ondes gravitationnelles ondulant des fusions de trous noirs supermassifs dans les galaxies à travers l’univers », a déclaré Julie Comerford, professeur agrégé science astrophysique et planétaire à CU Boulder et membre de l’équipe NANOGrav.

Simon présentera les résultats de son équipe lors d’une conférence de presse virtuelle lundi lors de la 237e réunion de l’American Astronomical Culture.

Phares galactiques

Grâce à leur travail sur NANOGrav, Simon et Comerford font partie d’une study course internationale à enjeux élevés, bien que collaborative, pour trouver le fond des ondes gravitationnelles. Leur projet rejoint deux autres en Europe et en Australie pour constituer un réseau appelé Global Pulsar Timing Array.

Simon a dit que, du moins selon la théorie, la fusion des galaxies et d’autres événements cosmologiques produit une baratte régulière d’ondes gravitationnelles. Ils sont énormes – une seule obscure, a déclaré Simon, peut prendre des années, voire moreover, à passer la Terre. Pour cette raison, aucune autre expérience existante ne peut les détecter directement.

« D’autres observatoires recherchent des ondes gravitationnelles de l’ordre de quelques secondes », a déclaré Simon. « Nous recherchons des vagues de l’ordre des années ou des décennies. »

Lui et ses collègues ont dû faire preuve de créativité. L’équipe NANOGrav utilise des télescopes au sol non pas pour rechercher des ondes gravitationnelles mais pour observer les pulsars. Ces étoiles effondrées sont les phares de la galaxie. Ils tournent à des vitesses incroyablement rapides, envoyant des flux de rayonnement vers la Terre selon un schéma clignotant qui reste pratiquement inchangé au cours des éons.

Simon a expliqué que les ondes gravitationnelles modifient le modèle frequent de lumière provenant des pulsars, tirant ou comprimant les distances kinfolk parcourues par ces rayons dans l’espace. Les scientifiques, en d’autres termes, pourraient être en mesure de repérer le fond des ondes gravitationnelles simplement en surveillant les pulsars pour des changements corrélés dans le moment de leur arrivée sur Terre.

« Ces pulsars tournent à peu près aussi vite que votre mixeur de cuisine », dit-il. « Et nous examinons des écarts dans leur timing de quelques centaines de nanosecondes. »

Quelque selected là-bas

Pour trouver ce signal subtil, l’équipe de NANOGrav s’efforce d’observer autant de pulsars que doable le as well as longtemps possible. À ce jour, le groupe a observé 45 pulsars pendant au moins trois ans et, dans certains cas, bien furthermore d’une décennie.

Le travail acharné semble porter ses fruits. Dans leur dernière étude, Simon et ses collègues rapportent qu’ils ont détecté un signal unique dans leurs données: un processus commun semble affecter la lumière provenant de nombreux pulsars.

« Nous avons parcouru chacun des pulsars un par un. Je pense que nous nous attendions tous à en trouver quelques-uns qui étaient les furthermore délicats qui jettent nos données », a déclaré Simon. « Mais ensuite, nous les avons toutes passées, et nous avons dit: ‘Oh mon Dieu, il y a en fait quelque selected ici.' »

Les chercheurs ne peuvent toujours pas dire avec certitude ce qui cause ce sign. Ils devront ajouter as well as de pulsars à leur ensemble de données et les observer pendant de additionally longues périodes pour déterminer s’il s’agit réellement du fond d’onde gravitationnelle au travail.

« Être able de détecter le fond des ondes gravitationnelles sera un pas de géant, mais ce n’est vraiment qu’une étape », a-t-il déclaré. « La deuxième étape consiste à identifier les triggers de ces vagues et à découvrir ce qu’elles peuvent nous dire sur l’univers. »

NANOGrav est un centre des frontières de la physique de la Nationwide Science Foundation des États-Unis. Il est codirigé par Maura McLaughlin de la West Virginia University et Xavier Siemens de l’Oregon State College.