Les observatoires d'ondes gravitationnelles LIGO (États-Unis), Virgo (Italie) et KAGRA (Japon) ont annoncé l'achèvement du traitement des données du troisième cycle conjoint d'observations, qui s'est terminé en mars 2020. Le résultat a été une nouvelle version du catalogue transitoire des ondes de gravité GWTC-3, qui contient désormais 90 signaux, dont 35 n'ont pas été publiés auparavant.
Tous les signaux enregistrés dans le catalogue proviennent de la fusion de trous noirs et d'étoiles à neutrons. Parmi eux, les scientifiques notent plusieurs événements inhabituels, tels que l'absorption d'une étoile à neutrons par un trou noir, la participation de trous noirs binaires et la fusion de trous noirs massifs.
"En O3b (la deuxième partie du troisième cycle d'observation), nous avons détecté GW191219_163120, un signal de fusion provenant d'un trou noir de 32 fois la masse de notre Soleil, absorbant une étoile à neutrons d'une masse de seulement 1,17 masse solaire. Les nouvelles observations continuent de remettre en question notre compréhension de la façon dont les trous noirs de masse stellaire et les étoiles à neutrons se forment et comment ils se mettent en orbite jusqu'à ce qu'ils fusionnent », explique le Dr Alessandra Buonanno, directrice de l'Institut et professeur à l'Université du Maryland.
Une autre nouvelle découverte d'O3b est l'événement GW200210_092254, dans lequel un trou noir fusionne avec un deuxième objet, soit une étoile à neutrons très massive, soit un trou noir de très faible masse. La plupart des observations concernent des fusions de trous noirs binaires, y compris certains événements particulièrement notables.
De nombreuses découvertes ont été rendues possibles grâce au fait qu'en octobre 2019, pendant la pause d'un mois entre les phases O3a et O3b du troisième cycle d'observation, des experts ont mis à jour et amélioré les détecteurs LIGO et Virgo, ce qui a augmenté leur sensibilité. Et à la fin du troisième cycle, le détecteur KAGRA au Japon a rejoint les observations, suivi de deux semaines d'observations simultanées avec le détecteur germano-britannique GEO600 situé en Allemagne.
Dans les articles, les scientifiques ont présenté des modèles précis de différentes variantes d'ondes gravitationnelles issues de la fusion de trous noirs qui prennent en compte des paramètres tels que la précession des spins des trous noirs, les moments multipolaires et les effets de marée introduits par un compagnon potentiel d'étoile à neutrons. Les complexes informatiques hautes performances Minerva et Hypatia de l'Institut Albert Einstein à Potsdam et Holodeck à Hanovre ont été utilisés pour développer les modèles.
Les détecteurs LIGO, Virgo et KAGRA sont actuellement mis à niveau pour démarrer le prochain quatrième cycle d'observations conjointes fin 2022. Les chercheurs s'attendent à ce qu'après la mise à niveau, qui augmentera la vitesse de fixation, les ondes gravitationnelles soient observées trois fois plus souvent qu'aujourd'hui - jusqu'à cinq signaux par semaine.
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