Le Ligo, qui a permis la première observation directe d'ondes gravitationnelles, est le plus grand détecteur de ces ondes furtives, capable d'effectuer l'une des expériences scientifiques les plus complexes au monde.

David Reitze, responsable au Ligo, annonce la découverte des ondes gravitationnelles à Washington le 11 février 2016

Il se compose de deux interféromètres à laser géants, qui permettent des mesures extrêmement précises en exploitant les interférences des ondes.

Ces deux appareils, qui font pas moins de 4 kilomètres de long, sont séparés de 3.000 kilomètres: l'un est situé à Livingston, en Louisiane, dans le sud des Etats-Unis, et l'autre est à Hanford, dans l'Etat de Washington, au nord-ouest.

Pour traquer les ondes gravitationnelles, ces capteurs utilisent les propriétés physiques de la lumière et de l'espace.

Etoile Vs trou noir

L'équipe de scientifiques du Ligo travaille en étroite collaboration avec celle du détecteur franco-italien Virgo, situé près de Pise, en Italie, actuellement à l'arrêt pour des travaux d'amélioration et qui devrait redémarrer en fin d'année.

Un interféromètre comme ceux de Ligo ou Virgo se compose de deux bras perpendiculaires longs de plusieurs kilomètres, 4 km pour le Ligo et 3 km pour Virgo.

Dans ces deux bras circule un faisceau laser qui se réfléchit à chaque extrémité sur des miroirs.

Lorsqu'une onde gravitationnelle arrive, l'étirement et la compression de l'espace qui en résulte fait que les bras de l'interféromètre s'étirent et raccourcissent alternativement. Ainsi, quand l'un s'allonge l'autre se réduit et vice versa.

Puisque les longueurs des bras de l'interféromètre varient, le temps de parcours du faisceau laser diffère dans chaque bras et à la sortie de l'instrument.

La différence de longueur entre les deux bras est donc proportionnelle à l'amplitude de l'onde gravitationnelle, dont on connaît théoriquement la signature.

L'onde gravitationnelle détectée directement par le Ligo le 14 septembre dernier a produit une différence de l'ordre d'un cent-millionième atome, selon le CNRS.

Pour une telle observation, les détecteurs doivent combiner une sensibilité extrême avec une très grande capacité pour identifier les multiples signaux sonores, comme le bruit des instruments et de l'environnement, et distinguer dans ce brouhaha la signature unique d'une onde gravitationnelle.

Ainsi les équipes de Ligo et Virgo ont effectué de nombreux tests, indépendants et minutieux, qui leur ont permis de conclure avec certitude qu'il s'agissait bien d'une onde gravitationnelle le 14 septembre.

Afficher l'image d'origine

Les signaux enregistrés à Hanford et à Livingston sont remarquablement similaires et puissants pour ressortir nettement au-dessus du niveau de bruit de fond au moment où la détection a eu lieu. Le CNRS l'a comparé à un éclat de rire que l'on entend clairement malgré le bavardage ambiant dans une pièce remplie de monde.

Les scientifiques du Ligo ont effectué une analyse statistique des bruits enregistrés pendant seize jours au cours du mois qui a suivi la détection et qui correspond à des périodes où les deux interféromètres fonctionnaient de manière stable.

Afficher l'image d'origine

Ils ont déterminé que le signal de l'onde gravitationnelle a été nettement le plus fort observé dans chacun des deux détecteurs sur l'ensemble de la période.

Ces chercheurs ont déterminé que la probabilité qu'une fluctuation fortuite se produise de manière simultanée à la détection de l'onde gravitationnelle était inférieure à une sur 200.000 ans de données.

Ils en concluent que la détection directe du 14 septembre est bien réelle.

Afficher l'image d'origine

Parue dans Physical Reviews Letter, la découverte scientifique est signée des collaborations Ligo et Virgo. Plus de mille auteurs représentant 133 institutions, dont six laboratoires du Centre National de la recherche scientifique (CNRS) français y ont contribué.

http://www.appy-geek.com/Web/ArticleWeb.aspx?regionid=2&articleid=57793302