décembre 4, 2021

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Les astronomes détectent une onde gravitationnelle « tsunami ». A toi d’où je viens

la plus récente onde de gravité Running Monitor a enregistré la plus grande distance à ce jour.

En moins de cinq mois, de novembre 2019 à mars 2020, les interféromètres LIGO-Virgo ont enregistré 35 ondes gravitationnelles massives. En moyenne, cela représente environ 1,7 événements d’ondes gravitationnelles chaque semaine pendant la durée de la course.

Il s’agit d’une augmentation significative par rapport à la moyenne hebdomadaire de 1,5 événements détectés lors de l’exécution précédente et, par conséquent, le nombre total d’événements a augmenté à 90 depuis la première détection d’ondes gravitationnelles qui est entrée dans l’histoire en septembre 2015.

« Ces découvertes représentent une multiplication par dix du nombre d’ondes gravitationnelles que LIGO et Virgo ont détectées depuis qu’elles ont commencé à observer », L’astrophysicienne Susan Scott a déclaré :de l’Université nationale australienne en Australie.

« Nous avons découvert 35 événements. C’est énorme ! En revanche, nous avons fait trois découvertes lors de notre première observation, qui a duré quatre mois en 2015-16. C’est vraiment une nouvelle ère de découvertes d’ondes gravitationnelles et le nombre croissant de découvertes révèle beaucoup de choses d’informations sur la vie et la mort. » étoiles partout dans l’univers. »

Sur les 35 nouvelles découvertes, 32 étaient très probablement le résultat de fusions entre des paires de trous noirs. Cela se produit lorsque des paires de trous noirs en orbite rapprochée sont attirées par la gravité mutuelle et finissent par entrer en collision pour former un seul trou noir plus massif.

Cette collision envoie des ondulations dans l’espace-temps, comme les ondulations générées lorsque vous jetez une pierre dans un étang ; Les astronomes peuvent analyser ces ondulations pour déterminer les caractéristiques des trous noirs.

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Un graphique montrant les masses de toutes les fusions de trous noirs annoncées jusqu’à présent. (LIGO-Virgo/Aaron Geller/Université Northwestern)

Les données ont révélé un amas de masses de trous noirs, la plus grande enregistrée étant environ 87 fois la masse du Soleil. Ce trou noir a fusionné avec un compagnon avec une masse 61 fois la masse du soleil, résultant en un seul trou noir avec une masse 141 fois la masse du soleil. Cet événement a été nommé GW200220_061928.

La dernière fusion a abouti à un trou noir d’une masse 104 fois supérieure à la masse du Soleil. Les deux sont considérés comme des trous noirs de masse moyenne, avec des masses allant de 100 à environ 1 million de masses solaires, avec très peu de trous noirs détectés.

GW200220_061928 est également intéressant, car au moins un des trous noirs impliqués dans la fusion se situe dans ce que l’on appelle l’écart de masse supérieur. Selon nos modèles, les trous noirs de plus de 65 masses solaires ne peuvent pas être constitués d’une seule étoile, comme le font les trous noirs de masse stellaire.

C’est parce que les étoiles précurseurs sont si massives que les supernovae – connues sous le nom de Supernovae à paires instables Il devrait effacer complètement le noyau stellaire, ne laissant rien derrière lui pour s’effondrer par gravité dans un trou noir.

Cela suggère que le trou noir de 87 masse solaire pourrait avoir été le produit d’une fusion précédente. GW200220_061928 n’est pas le premier à inclure un trou noir dans l’écart de masse supérieur, mais sa découverte suggère que les fusions hiérarchiques de trous noirs ne sont pas rares.

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Et un autre événement impliquant un objet dans l’écart de masse inférieur – un écart de trous noirs entre 2,5 et 5 fois la masse du Soleil. Nous n’avons pas trouvé de manière concluante une étoile à neutrons plus grande que la première, ni un trou noir plus petit que la seconde ; L’événement appelé GW200210_092254 impliquait l’enregistrement d’un objet à 2,8 masses solaires. Les astronomes ont conclu qu’il pourrait s’agir d’un très petit trou noir.

« Regarder les masses et les rotations des trous noirs dans ces systèmes binaires indique comment ces systèmes sont maintenus ensemble en premier lieu », Scott a dit.

« Cela soulève également des questions vraiment intéressantes. Par exemple, le système s’est-il formé à l’origine à partir de deux étoiles qui ont traversé leur cycle de vie ensemble et sont finalement devenues des trous noirs? Le centre d’une galaxie ? »

Les trois autres événements sur les 35 impliquaient un trou noir et quelque chose d’autre moins massif, probablement une étoile à neutrons. Ces événements sont d’un grand intérêt pour les astronomes, car ils pourraient révéler ce qu’il y a à l’intérieur d’une étoile à neutrons – si jamais nous la détectons en train d’émettre de la lumière. En trouvant plus de ces fusions, nous pouvons commencer à mieux comprendre comment elles se produisent réellement.

« Ce n’est que maintenant que nous commençons à apprécier la merveilleuse diversité des trous noirs et étoiles à neutrons,  » L’astronome Christopher Berry a déclaré : De l’Université de Glasgow, Royaume-Uni

« Nos derniers résultats prouvent qu’ils existent dans de nombreuses tailles et combinaisons – nous avons résolu de vieux mystères, mais nous en avons également découvert de nouveaux. Avec ces observations, nous sommes plus près de résoudre les mystères de la façon dont les étoiles, les éléments constitutifs de notre univers, évoluer.

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L’article de l’équipe a été soumis pour publication et peut être consulté sur le serveur de prépresse arXiv.