• Site web CNRS
  • Site web Université Paris-Saclay
  • Site web École polytechnique

La physique de l’infiniment grand l’infiniment petit

Découverte d’envergure sur les ondes gravitationnelles

16 octobre 2017

Les ondes gravitationnelles font la première lumière sur la fusion d’étoiles à neutrons

Les scientifiques de la collaboration LIGO-Virgo (dont le CNRS est membre) ont observé pour la première fois des ondes gravitationnelles émises lors de la fusion de deux étoiles à neutrons, et non de deux trous noirs comme dans les cas précédents.

Autre première : cette source d’ondes gravitationnelles émet de la lumière, observée dans les heures, jours et semaines qui suivirent grâce à la contribution de 70 autres observatoires sur Terre et dans l’espace. Parmi ces instruments, satellite Fermi et l’observatoire H.E.S.S. auxquels participe le LLR.

A la suite de l’alerte émise par LIGO-Virgo, H.E.S.S. a identifié les régions ayant une probabilité importante de comporter une contrepartie électromagnétique à la fusion d’étoiles à neutrons. La première région identifiée et observée contenait la galaxie NGC 4993 qui s’est révélée par la suite héberger la contrepartie identifiée en optique, puis en ondes radio et rayons X, ainsi que le signal gamma enregistré par Fermi-GBM. H.E.S.S. a ainsi été le premier télescope au sol à observer la région où s’était produite la fusion d’étoiles à neutrons. Les mesures effectuées pendant environ 5 jours n’ont pas révélé d’émission gamma au-delà de 200 GeV, ce qui permis de mettre des contraintes sur l’émission non thermique à très haute énergie d’une fusion d’étoiles à neutrons.

H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) est un réseau de télescopes à effet Tcherenkov implanté à 1800 m d’altitude sur un plateau désertique de Namibie, qui étudie les rayons gamma cosmiques allant de 100 GeV à environ 100 TeV. Avec quatre télescopes de 13 m de diamètre et un de 28 m, c’est le détecteur de rayons gammas cosmiques de très haute énergie le plus sensible au monde. Exploité par une collaboration internationale de plus de 260 scientifiques de 13 pays (Namibie, Afrique du Sud, Allemagne, France, Royaume-Uni, Irlande, Autriche, Pays-Bas, Pologne, Suède, Arménie, Japon et Australie), H.E.S.S. implique en France le CNRS et le CEA. Il est utilisé pour la recherche en astrophysique des hautes énergies, notamment les mécanismes d’émissions des sources galactiques et extragalactiques, et la cartographie à haute résolution spatiale du ciel austral. La prochaine grande expérience dans le domaine sera le réseau CTA dont la construction est prévue en 2018.

Cet ensemble d’observations marque l’avènement d’une astronomie dite « multi-messagers ». Une moisson de résultats en est issue : d’une solution à l’énigme des sursauts gamma et à celle de l’origine des éléments chimiques les plus lourds – comme le plomb, l’or ou le platine –, en passant par l’étude des propriétés des étoiles à neutrons ou par une mesure indépendante de la vitesse d’expansion de l’Univers. Une dizaine d’articles scientifiques publiés le 16 octobre 2017 détaillent ces différents aspects. Ils sont signés par de nombreux chercheurs de laboratoires du CNRS (plus de 200 pour l’une des publications), membres de la collaboration LIGO-Virgo ou de groupes d’astronomes partenaires.

contact : Mathieu de Naurois

*-online.org mac online casinos offline