Les scientifiques ont observé pour la première fois les faibles ondulations causées par le mouvement des trous noirs qui étirent et compriment doucement tout dans l’univers.
Ils ont rapporté mercredi qu’ils étaient capables « d’entendre » ce qu’on appelle des ondes gravitationnelles à basse fréquence – des changements dans le tissu de l’univers qui sont créés par d’énormes objets se déplaçant et entrant en collision dans l’espace.
« C’est vraiment la première fois que nous avons des preuves de ce mouvement à grande échelle de tout dans l’univers », a déclaré Maura McLaughlin, codirectrice de NANOGrav, la collaboration de recherche qui a publié les résultats dans Les lettres du journal astrophysique.
Einstein a prédit que lorsque des objets vraiment lourds se déplacent dans l’espace-temps – le tissu de notre univers – ils créent des ondulations qui se propagent à travers ce tissu. Les scientifiques assimilent parfois ces ondulations à la musique de fond de l’univers.
En 2015, les scientifiques ont utilisé une expérience appelée LIGO pour détecter les ondes gravitationnelles pour la première fois et ont montré qu’Einstein avait raison. Mais jusqu’à présent, ces méthodes n’ont pu capter que des ondes à haute fréquence, a expliqué Chiara Mingarelli, membre de NANOGrav et astrophysicienne à l’Université de Yale.
Ces « gazouillis » rapides proviennent de moments spécifiques où des trous noirs relativement petits et des étoiles mortes s’entrechoquent, a déclaré Mingarelli.
Dans les dernières recherches, les scientifiques recherchaient des ondes à des fréquences beaucoup plus basses. Ces ondulations lentes peuvent mettre des années, voire des décennies, à monter et descendre, et proviennent probablement de certains des plus gros objets de notre univers : des trous noirs supermassifs des milliards de fois la masse de notre soleil.
Les galaxies à travers l’univers se heurtent et fusionnent constamment. Au fur et à mesure que cela se produit, les scientifiques pensent que les énormes trous noirs au centre de ces galaxies se rejoignent également et s’enferment dans une danse avant de s’effondrer finalement les uns dans les autres, a expliqué Szabolcs Marka, un astrophysicien de l’Université de Columbia qui n’a pas participé à la recherche.
Les trous noirs émettent des ondes gravitationnelles lorsqu’ils tournent autour de ces paires, appelées binaires.
« Les binaires de trous noirs supermassifs, en orbite lente et calme, sont les ténors et les basses de l’opéra cosmique », a déclaré Marka.
Aucun instrument sur Terre ne pourrait capter les ondulations de ces géants. Donc « nous avons dû construire un détecteur qui avait à peu près la taille de la galaxie », a déclaré le chercheur NANOGrav Michael Lam de l’Institut SETI.
Les résultats publiés cette semaine comprenaient 15 ans de données de NANOGrav, qui utilise des télescopes à travers l’Amérique du Nord pour rechercher les ondes. D’autres équipes de chasseurs d’ondes gravitationnelles dans le monde ont également publié des études, notamment en Europe, en Inde, en Chine et en Australie.
Les scientifiques ont pointé des télescopes vers des étoiles mortes appelées pulsars, qui envoient des éclairs d’ondes radio lorsqu’elles tournent dans l’espace comme des phares.
Ces rafales sont si régulières que les scientifiques savent exactement quand les ondes radio sont censées arriver sur notre planète – « comme une horloge parfaitement régulière qui tourne loin dans l’espace », a déclaré Sarah Vigeland, membre de NANOGrav et astrophysicienne à l’Université du Wisconsin-Milwaukee. . Mais à mesure que les ondes gravitationnelles déforment le tissu de l’espace-temps, elles modifient en fait la distance entre la Terre et ces pulsars, perturbant ce rythme régulier.
En analysant de minuscules changements dans le taux de tic-tac sur différents pulsars – certaines impulsions arrivant légèrement en avance et d’autres en retard – les scientifiques ont pu dire que des ondes gravitationnelles passaient.
L’équipe NANOGrav a surveillé 68 pulsars dans le ciel à l’aide du télescope Green Bank en Virginie-Occidentale, du télescope Arecibo à Porto Rico et du Very Large Array au Nouveau-Mexique. D’autres équipes ont trouvé des preuves similaires provenant de dizaines d’autres pulsars, surveillés avec des télescopes à travers le monde.
Jusqu’à présent, cette méthode n’a pas été en mesure de déterminer d’où proviennent exactement ces ondes à basse fréquence, a déclaré Marc Kamionkowski, astrophysicien à l’Université Johns Hopkins qui n’a pas participé à la recherche.
Au lieu de cela, cela révèle le bourdonnement constant qui nous entoure, comme lorsque vous vous tenez au milieu d’une fête, « vous entendrez tous ces gens parler, mais vous n’entendrez rien de particulier », a déclaré Kamionkowski. .
Le bruit de fond qu’ils ont trouvé est « plus fort » que ce à quoi s’attendaient certains scientifiques, a déclaré Mingarelli. Cela pourrait signifier qu’il y a plus ou plus de fusions de trous noirs dans l’espace que nous ne le pensions – ou indiquer d’autres sources d’ondes gravitationnelles qui pourraient remettre en question notre compréhension de l’univers.
Les chercheurs espèrent que la poursuite de l’étude de ce type d’ondes gravitationnelles pourra nous aider à en savoir plus sur les plus gros objets de notre univers. Cela pourrait ouvrir de nouvelles portes à « l’archéologie cosmique » qui peut suivre l’histoire des trous noirs et des galaxies fusionnant tout autour de nous, a déclaré Marka.
« Nous commençons à ouvrir cette nouvelle fenêtre sur l’univers », a déclaré Vigeland.
Plus d’information:
Gabriella Agazie et al, L’ensemble de données NANOGrav sur 15 ans : Preuve d’un fond d’ondes gravitationnelles, Les lettres du journal astrophysique (2023). DOI : 10.3847/2041-8213/acdac6
© 2023 L’Associated Press. Tous les droits sont réservés. Ce matériel ne peut être publié, diffusé, réécrit ou redistribué sans autorisation.