Le bruit de fond des ondes gravitationnelles des étoiles naines blanches en orbite sera plus fort que le bruit des trous noirs binaires. C’est ce que prédisent deux étudiants néerlandais en master et leur encadrant dans deux articles en prévision de la mission spatiale LISA. Jusqu’à présent, cette mission ne prenait pas en compte les naines blanches bruyantes. Heureusement, le bruit peut être filtré et même fournir de nouvelles informations.
Les papiers, intitulés « Sur l’incertitude du fond d’onde gravitationnelle astrophysique de la naine blanche » et « Probabilité que les binaires naines blanches dominent le fond des ondes gravitationnelles astrophysiques dans la bande MHz » ont été publiés dans Astronomie et astrophysique.
LISA, l’antenne spatiale à interféromètre laser, devrait être lancée par l’Agence spatiale européenne (ESA) au milieu des années 2030. Entre autres choses, les Pays-Bas construisent les « yeux », le logiciel, le mécanisme de guidage et l’électronique de lecture de LISA.
LISA mesurera les ondes gravitationnelles des étoiles binaires compactes, des doubles naines blanches, des trous noirs supermassifs fusionnant et d’autres objets exotiques de l’univers. En tant que sous-produit, LISA captera également le bruit de fond provenant de milliers de milliards de trous noirs qui ont fusionné il y a longtemps.
Gijs Nelemans est astronome à l’Université Radboud (Nimègue, Pays-Bas). Il est impliqué dans la contribution néerlandaise à LISA. Avec Seppe Staelens et Sophie Hofman, étudiants désormais diplômés en master, il a développé des modèles pour voir si le bruit de fond des naines blanches pouvait être capturé de la même manière que le bruit de fond des trous noirs.
Staelens, venu à Nimègue dans le cadre d’un échange étudiant en provenance de Louvain (Belgique) et qui est aujourd’hui doctorant. étudiant à Cambridge (Royaume-Uni), a commencé avec des modèles simples. Hofman, qui vient d’obtenir son diplôme et effectue un stage dans l’industrie, a ensuite élargi les modèles.
Les modèles ont montré que le bruit de fond des naines blanches est plus fort que celui des trous noirs. « Notre superviseur pensait que LISA ne serait jamais capable de détecter le signal collectif des naines blanches », explique Staelens. « Et maintenant, nos modèles montrent que les naines blanches éclipsent les trous noirs. Ha! »
Les astronomes voient dans le bruit de fond des naines blanches une opportunité d’étudier l’évolution d’étoiles comme notre soleil dans des galaxies lointaines. « Avec les télescopes, vous ne pouvez étudier que les naines blanches de notre propre Voie lactée, mais avec LISA, nous pouvons écouter les naines blanches d’autres galaxies », explique Nelemans.
« De plus, en plus du bruit de fond des trous noirs et du bruit des naines blanches, d’autres processus exotiques du premier univers peuvent peut-être être détectés. »
Hofman ajoute : « Je pense que c’est vraiment cool qu’avec mes recherches de maîtrise, nous contribuions à la découverte attendue d’une mission aussi importante que LISA. »
Plus d’informations :
Sophie Hofman et al, Sur l’incertitude du fond d’ondes gravitationnelles astrophysiques de la naine blanche, arXiv (2024). DOI : 10.48550/arxiv.2407.10642. Accepté pour publication dans Astronomie et astrophysique.
Seppe Staelens et al, Probabilité que les binaires naines blanches dominent le fond d’ondes gravitationnelles astrophysiques dans la bande MHz, Astronomie et astrophysique (2023). DOI : 10.1051/0004-6361/202348429