La chasse aux vagues gravitationnelles est de nouveau ouverte
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Le LIGO est de nouveau fonctionnel et cela signifie que la chasse aux vagues gravitationnelles est officiellement ouverte.
La chasse est ouverte pour trouver le signal le plus sexy en physique. Des ondes dans l’espace et le temps qu’on appelle les vagues gravitationnelles et qui sont recherchés par les physiciens depuis des décennies. Le week-end dernier, les physiciens travaillant avec le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ont commencé leurs premières observations depuis qu’ils ont reconstruit l’instrument à Livingstone en Louisiane et son jumeau à Hanford à Washington. L’Advanced LIGO est 3 fois plus sensible que le premier LIGO, mais même avec cette sensibilité, les chances sont minimes de détecter quoi que ce soit dans les 3 premiers mois de fonctionnement. Et la modification de l’Advanced LIGO a commencé en 2013.
Les progrès sont plus rapides que prévu selon Gabriela González, physicienne à l’université de Louisane et porte-parole des 900 scientifiques qui travaillent sur le projet. Nous avons une sensibilité qui est bien plus grande que nous l’espérions. Chaque instrument LIGO, ou interféromètre, cherche une déformation de l’espace-temps en utilisant une lumière laser pour comparer les longueurs sur des bras de 4 kilomètres de l’interféromètre. Ces bras sont situés à angle droit. Les chercheurs doivent comparer les longueurs des bras sur une précision de 10 19 mètres, soit le milliardième de la largeur d’un atome. Pour réussir cet exploit, ils doivent isoler les myriades de vibrations qui sont provoquées par les vagues sismiques et l’activité humaine. Le Benchmark de source des physiciens du LIGO consiste en une paire d’étoiles à neutrons qui serait en spirale l’une autour de l’autre. Le premier LIGO, qui a couté 360 millions de dollars et qui a fonctionné de 2002 à 2010, a atteint une sensibilité pour détecter une source située à 65 millions d’années-lumières. L’Advanced LIGO sera capable de détecter des sources à 650 millions d’années-lumières, soit une augmentation du volume de l’espace par un facteur de 1000.
Actuellement, les interféromètres du LIGO sont suffisamment sensibles pour détecter des étoiles à neutrons binaires situées de 200 millions à 260 millions d’années-lumières selon Frederick Raab, physicien au California Institute of Technology et qui dirige l’observatoire de Hanford. Le facteur de 3 par rapport au premier LIGO donne une chance aux physiciens de voir quelque chose. Mais la grande question est de déterminer la quantité de sources. Dans leur plan de 2013, les chercheurs estimaient que sur un plan optimiste et avec la sensibilité actuelle, il faudrait 3 mois pour détecter 3 étoiles à neutrons binaires. Mais sur un plan pessimiste, il faudrait 600 ans pour voir une seule étoile à neutrons.
Les chances de l’Advanced LIGO sont beaucoup plus élevées. À mesure que nous deviendrons familiers avec la machine, nous pourrons l’ajuster pour une meilleure sensibilité selon Raab. Et si les choses se passent comment prévu, alors le LIGO pourrait être lancé l’année prochaine pour une période de 6 mois et il pourrait détecter 2 fois plus d’étoiles à neutrons par rapport à maintenant. Et en 2017, le plan est de le lancer pendant 9 mois pour atteindre une distance plus grande de 50 %. Et enfin en 2018, le LIGO sera rejoint par le VIRGO qui est un détecteur similaire de l’Europe qui est situé à Pise en Italie. Même si cela ne donne rien, l’Advanced LIGO nous permettrait quand même d’avancer. Les modèles très optimistes prédisent que l’instrument sera capable de voir 2 trous noirs qui tournent en spirale l’un par rapport à l’autre. Et le test sur ce phénomène serait une avancée scientifique majeure.
