La carte la plus détaillée de l’univers obtenue grâce aux ondes gravitationnelles pourrait révéler des trous noirs cachés
Une étude menée par une équipe dirigée par des astronomes de l’Université de technologie de Swinburne a permis de créer la carte la plus détaillée de l’univers jamais réalisée en utilisant les ondes gravitationnelles. Cette carte pourrait révéler des trous noirs cachés, des fusions de trous noirs supermassifs et même la structure à grande échelle du cosmos. Les ondes gravitationnelles sont essentiellement des ondulations de l’espace-temps.
Le fond sonore des ondes gravitationnelles
Cette recherche a également fourni une nouvelle preuve d’un fond sonore d’ondes gravitationnelles qui imprègne l’univers. Ainsi, elle pourrait apporter de nouvelles indications sur les premiers trous noirs de l’univers, sur leur croissance et sur leur impact sur l’évolution de la structure cosmique. Étudier le fond sonore des [ondes gravitationnelles] nous permet de nous accorder sur les échos d’événements cosmiques sur des milliards d’années, déclare Matt Miles, membre de l’équipe de recherche et chercheur à l’Université de technologie de Swinburne. Cela révèle comment les galaxies et l’univers lui-même ont évolué au fil du temps.
La création de la carte
Le fond sonore des ondes gravitationnelles auquel fait référence Matt Miles a été créé par la fusion de trous noirs supermassifs au début et au lointain de l’univers. Il a été révélé pour la première fois par un détecteur d’ondes gravitationnelles qui exploite une multitude d’étoiles à neutrons en rotation rapide, appelées pulsars, et un instrument de mesure précis appelé un réseau de mesure de pulsar, dans le cadre du projet NANOGrav.
Cette nouvelle étude s’est également appuyée sur un réseau de mesure de pulsar, mais avec l’aide du radiotélescope MeerKAT en Afrique du Sud. Grâce à l’amélioration des méthodes de détection, la précision de l’ordre de la nanoseconde du réseau de mesure de pulsar MeerKAT a permis à l’équipe dirigée par Swinburne d’obtenir un signal plus fort qu’auparavant.
Des résultats surprenants
Ce que nous observons suggère un univers beaucoup plus dynamique et actif que ce que nous avions anticipé, explique Miles. Nous savons que les trous noirs supermassifs fusionnent, mais maintenant nous commençons à nous demander : où sont-ils et combien y en a-t-il ?
Les fusion de trous noirs sont importantes pour comprendre l’évolution du cosmos. C’est ainsi que naissent les trous noirs supermassifs ayant une masse équivalente à des millions, voire des milliards, de soleils et qui se trouvent au cœur des grandes galaxies.
Les ondes gravitationnelles et les pulsars
Les pulsars peuvent être utilisés pour détecter les ondes gravitationnelles car ils peuvent tourner jusqu’à 700 fois par seconde. Ils émettent également des faisceaux de rayonnement qui balayent le cosmos comme un phare cosmique. La clé réside dans le fait que la rotation d’un pulsar est très régulière, ce qui signifie que lorsqu’un grand groupe de pulsars est considéré dans son ensemble, il peut être utilisé comme une horloge cosmique précise, assez sensible pour détecter de petites fluctuations de l’espace-temps causées par le passage des ondes gravitationnelles.
C’est ainsi que le réseau de mesure de pulsars MeerKAT a permis à l’équipe de créer une carte des ondes gravitationnelles très détaillée. Et cet atlas cosmique forgé par les ondulations de l’espace-temps a révélé une caractéristique surprenante : un point chaud qui semble présenter une préférence directionnelle pour les ondes gravitationnelles.
Auparavant, les chercheurs pensaient que le fond sonore des ondes gravitationnelles de l’univers n’avait aucune direction préférentielle et était donc réparti de manière uniforme dans le ciel. La présence d’un point chaud pourrait suggérer une source distincte d’ondes gravitationnelles, telle que deux trous noirs ayant des masses de plusieurs milliards de fois celle de notre soleil, explique Rowina Nathan, membre de l’équipe et chercheuse à l’Université de Monash.
De nouvelles découvertes et des perspectives futures
Les découvertes de l’équipe ont ouvert la voie à de nouvelles découvertes imprévues concernant la structure de l’univers. Ces découvertes pourraient être apportées par le réseau de mesure de pulsars MeerKAT, qui continuera maintenant à affiner sa carte des ondes gravitationnelles.
En cherchant des variations du signal des ondes gravitationnelles dans le ciel, nous cherchons les empreintes des processus astrophysiques qui façonnent notre univers, déclare Kathrin Grunthal, membre de l’équipe et scientifique à l’Institut Max-Planck d’astronomie radio. Il reste encore du travail à faire pour déterminer la signification du point chaud que nous avons trouvé, mais c’est une avancée passionnante pour notre domaine.
