Le chronométrage d’un pulsar permet de mesurer le bruit de fond des ondes gravitationnelles de faible intensité

Une étape importante en astronomie : pour la première fois, des astronomes ont trouvé des traces d’ondes gravitationnelles de très faible intensité. Ces ondes se produisent lorsque les trous noirs supermassifs au cœur des galaxies orbitent les uns autour des autres. La technique de mesure utilisée est un complément précieux pour les observatoires terrestres tels que le futur Télescope Einstein.

Plus de vingt-cinq ans d’observations avec la technique de chronométrage des pulsars montrent que l’univers est rempli d’un chœur d’ondes gravitationnelles extrêmement faibles. C’est ce qu’ont annoncé, le 29 juin, la collaboration européenne EPTAGW et les équipes australienne, chinoise et nord-américaine PPTA, CPTA et NANOGrav.

Les ondes gravitationnelles mesurées par EPTAGW et leurs collègues sont si faibles qu’elles ne peuvent provenir que de trous noirs supermassifs en orbite lente. Il s’agit de spécimens des millions de fois plus lourds que le soleil qui se trouvent au centre de galaxies comme notre Voie lactée.

Chronométrage des pulsars

Les ondes gravitationnelles sont des ondulations dans le tissu de l’univers, comme les vagues d’un étang dans lequel on jette des cailloux. Elles se produisent lorsque d’énormes masses, telles que des trous noirs, se mettent en orbite les unes autour des autres, voire entrent en collision. Les ondes gravitationnelles donnent donc un aperçu stupéfiant des événements les plus extrêmes de l’univers.

Le chronométrage des pulsars mesure les ondes gravitationnelles en suivant avec précision les pulsars sur de longues périodes. Il s’agit d’étoiles éteintes qui clignotent très régulièrement en tournant sur leur axe. Le passage d’ondes gravitationnelles nous permet, sur Terre, de voir le rythme de ces clignotements changer. Grâce à cet effet, les astronomes de l’EPTAGW ont pu utiliser des dizaines d’horloges cosmiques de ce type comme détecteur d’ondes gravitationnelles.

Musique

Les observatoires terrestres tels que le LIGO américain, le Virgo européen et le futur télescope Einstein ne peuvent mesurer que les ondes gravitationnelles provoquées par des trous noirs beaucoup plus petits et des étoiles à neutrons dont la masse est quelques fois supérieure à celle du soleil. Cependant, ces interféromètres permettent de mieux zoomer sur les sources d’ondes gravitationnelles.

Dans le journal néerlandais “de Volkskrant”, la co-chercheuse Gemma Janssen, de l’institut néerlandais ASTRON, qualifie cette découverte de nouvelle façon de voir l’univers : “On pourrait dire que LIGO n’entend que les sons aigus d’une flûte. Nous écoutons les sons graves d’une contrebasse. Pour comprendre l’ensemble d’un morceau de musique, il faut bien sûr avoir tout ensemble ».