Des astronomes scrutent des tas de pulsars à la recherche d'ondes gravitationnelles

Lorsque les scientifiques ont finalement détecté les ondes gravitationnelles il y a quelques semaines, ce fut un exploit de 14 ans, en utilisant des instruments conçus pour trouver un signal aussi petit que 1/1000 le diamètre d'un proton. Et si nous voulons continuer à étudier les ondes gravitationnelles à l’avenir, nous devrons trouver un moyen plus simple de les rechercher, qui ne nécessite pas d’instrument de pointe de 4 km de long.

Une nouvelle étude réalisée par des chercheurs de l'observatoire nord-américain de Nanohertz pour les ondes gravitationnelles (NANOGrav suggère que nous pourrions être en mesure de détecter ces ondes à l'aide de radiotélescopes - vous savez, le type d'équipement conventionnel que nous utilisons pour mener une tonne de la recherche en astrophysique déjà.

La clé de cette méthode? Le pulsar

Le terme est un raccourci pour star radioélectrique pulsante - un résidu de noyau d’étoile à neutrons hautement magnétisé (post-supernova) qui tourne et déclenche de puissants faisceaux de rayonnement électromagnétique. Les scientifiques de NANOGrav pensent que si nous pouvons surveiller un plus grand nombre de pulsars dans le ciel, nous pourrons détecter les ondes gravitationnelles à basse fréquence.

Voici comment cela fonctionnerait. Les scientifiques proposent de détecter les ondes gravitationnelles à basse fréquence provenant de paires de trous noirs supermassifs en orbite autour d'une collision graduelle. De tels trous noirs affectent le tissu de l'espace autour d'eux avec de faibles vibrations qui se répercutent comme dans l'eau. Lorsque ces vibrations passent sur la Terre - ce qui prend entre quelques mois et un an - elles nous font changer très légèrement par rapport aux pulsars de l'univers.

À l'heure actuelle, notre seul espoir de trouver des ondes gravitationnelles volant au-delà de la Terre consiste pour nos instruments basés au sol (voire même dans l'espace, comme eLISA) à capter ces signaux minuscules et à les mesurer en continu pendant une longue période.

Le pulsar de la nébuleuse est l’un des rares pulsars identifiables que l’on connaisse chez l’homme. Il s’agit d’un jeune reste d’une supernova. pic.twitter.com/NxIijykd8N

- Astronomie du millénaire (@astromillennium) 16 février 2016

NANOGrav souhaite donc utiliser des pulsars pour trouver ces signaux gravitationnels à basse fréquence. Les pulsars, en particulier les pulsars millisecondes, émettent des ondes radio dont certaines parviennent à la Terre et peuvent être mesurées à l'aide d'un simple radiotélescope.

Il se trouve que ces pulsars sont affectés par les ondes gravitationnelles crachées par des trous noirs supermassifs. Cela, à son tour, affecte les ondes radio émises par les pulsars. Mesurer les déplacements dans les ondes radio est donc un moyen transitif de détecter les ondes gravitationnelles elles-mêmes.

Les astrophysiciens de la nouvelle étude disent que nous ne pouvons pas compter uniquement sur un ou plusieurs pulsars pour suivre de telles ondes gravitationnelles. Nous devrions examiner toute une toile de pulsars. Alors NANOGrav a décidé de surveiller 54 de ces bébés.

Cette nouvelle méthode supprime le besoin d'équipements ultra-coûteux et ultra-sensibles au profit d'instruments plus rentables pour effectuer fondamentalement les mêmes recherches.

Voici la mauvaise nouvelle: jusqu’à présent, les chercheurs n’ont pas eu la chance de détecter les signaux résultant d’ondes gravitationnelles. Ils doivent ajouter plus de pulsars à leur site Web.

Pourtant, ils ne perdent pas espoir.

"Les ondes gravitationnelles balayent la Terre en permanence", a déclaré dans un communiqué de presse Stephen Taylor, auteur principal du document et post-doctorant au Jet Propulsion Laboratory de la NASA. "Etant donné le nombre de pulsars observés par NANOGrav et d'autres équipes internationales, nous nous attendons à avoir des preuves claires et convaincantes d'ondes gravitationnelles à basse fréquence au cours de la prochaine décennie."