Visualisation des ondes gravitationnelles générées par deux trous noirs. (Henze/NASA) Depuis que les scientifiques ont fait la première détection de ondes gravitationnelles d'une paire de collision trous noirs en 2015, il est de plus en plus évident que l'Univers devrait en être plein.
Chaque événement massif - chaque trou noir ou étoile à neutrons fusion, chaque supernova - aurait dû envoyer des ondes gravitationnelles dans l'espace-temps.
L'effet combiné de toutes ces ondes serait de créer un léger bourdonnement de fond qui imprègne tout l'Univers. Cette onde gravitationnelle le bruit de fond devrait être faible et très difficile à détecter. Néanmoins, il y a un an, des scientifiques de la collaboration internationale NanoGRAV ont déclaréils ont peut-être fait ça.
Maintenant, à partir du Réseau international de synchronisation des pulsars (IPTA), de nouvelles preuves provisoires que nous avons peut-être détecté le bourdonnement ont émergé. Si cela est confirmé, ce sera vraiment un gros problème.
'C'est un signal très excitant!' dit l'astrophysicien Siyuan Chen de l'Observatoire de Paris et du CNRS en France.
'Bien que nous n'ayons pas encore de preuves définitives, nous commençons peut-être à détecter un arrière-plan d'ondes gravitationnelles.'
Comme nous l'avons expliqué l'année dernière, le signal provient d'observations d'un type d'étoile morte appelée presser . Ce sont des étoiles à neutrons qui sont orientées de telle manière qu'elles émettent des faisceaux d'ondes radio depuis leurs pôles lorsqu'elles tournent à des vitesses de la milliseconde comparables à celles d'un mélangeur de cuisine.
Ces flashs sont synchronisés avec une précision incroyable, ce qui signifie que pulsars sont peut-être les les étoiles les plus utiles de l'Univers .
Des variations dans leur synchronisation peuvent être utilisées pour la navigation, pour sonder le milieu interstellaire et étudier la gravité. Depuis la découverte des ondes gravitationnelles, les astronomes les utilisent également pour les rechercher.
C'est parce que les ondes gravitationnelles déforment l'espace-temps lorsqu'elles se propagent, ce qui devrait théoriquement changer - très légèrement - la synchronisation des impulsions radio émises par les pulsars lorsque l'espace-temps entre nous et eux s'étire et se contracte.
Un seul pulsar ne pourrait pas nous dire grand-chose, mais si ces variations temporelles sont observées dans un certain nombre de pulsars, cela pourrait indiquer la présence d'ondes gravitationnelles. C'est ce qu'on appelle un réseau de synchronisation de pulsars.
L'ensemble de données de l'équipe est basé sur des observations de pulsars de 65 millisecondes, dont la synchronisation a affiché des caractéristiques cohérentes avec ce que nous attendons d'un fond d'ondes gravitationnelles.
Ce n'est pas une preuve solide, du moins pas encore. Mais c'est un pas de plus vers ça.
Ce que les scientifiques ont vraiment besoin de voir, c'est un signal particulier dans les paires de pulsars, dont la force dépend de leur distance spatiale dans le ciel. Nous ne l'avons pas encore vu, parce que le signal est trop faible, mais le signal que nous avons vu est ce que nous nous attendons à voir en premier.
'Le premier indice d'un fond d'ondes gravitationnelles serait un signal comme celui observé dans l'International Pulsar Timing Array Publication de données 2 ,' dit l'astrophysicien Bhal Chandra Joshi du Centre national de radioastrophysique en Inde.
«Ensuite, avec plus de données, le signal deviendra plus significatif et montrera des corrélations spatiales, à quel point nous saurons qu'il s'agit d'un fond d'ondes gravitationnelles. Nous sommes très impatients de contribuer pour la première fois plusieurs années de nouvelles données à l'IPTA, afin d'aider à réaliser une détection de fond d'ondes gravitationnelles.
D'autres causes du signal doivent également être exclues.
'Nous examinons également ce que ce signal pourrait être d'autre', dit l'astrophysicien Boris Gontcharov de l'Institut scientifique du Gran Sasso en Italie.
'Par exemple, cela pourrait peut-être résulter du bruit présent dans les données des pulsars individuels qui peuvent avoir été mal modélisés dans nos analyses.'
Cela signifie qu'il reste encore beaucoup à faire avant de pouvoir affirmer définitivement que le fond des ondes gravitationnelles a été détecté. Mais avec les preuves à portée de main, il est raisonnable de commencer à s'exciter un peu.
En effet, si nous avons détecté le fond des ondes gravitationnelles, la source la plus probable provient de collisions entre certains des objets les plus massifs de l'Univers - les trous noirs supermassifs.
Cela signifie que le signal pourrait aider à résoudre des énigmes telles que la problème de parsec final , qui pose que les trous noirs supermassifs pourraient ne pas pouvoir fusionner, et nous aide à mieux comprendre l'évolution et la croissance galactiques.
'La détection d'ondes gravitationnelles à partir d'une population de binaires de trous noirs massifs ou d'une autre source cosmique nous donnera des informations sans précédent sur la façon dont les galaxies se forment et se développent, ou sur les processus cosmologiques se déroulant dans l'univers naissant', dit l'astrophysicien Alberto Vecchio de l'Université de Birmingham au Royaume-Uni.
'Un effort international majeur de l'ampleur de l'IPTA est nécessaire pour atteindre cet objectif, et les prochaines années pourraient nous apporter un âge d'or pour ces explorations de l'Univers.'
Les recherches de l'équipe ont été publiées dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .