Un signal d'ondes gravitationnelles pour explorer le centre de la galaxie
Publié par Adrien le 18/06/2019 à 08:00
Source: CNRS INP
Observées pour la première fois en 2015, les ondes gravitationnelles sont devenues de véritables outils de la connaissance en physique. Ici, le signal des ondes gravitationnelles qu'émettraient des pulsars milliseconde en provenance du centre de notre galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au singulier.) a été modélisé, et, s'il est un jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit...) détecté, il fournira de précieuses informations, notamment sur les rayonnements gamma qui y sont émis.


Vue aérienne de l'antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) de détection des ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte...) gravitationnelles VIRGO (à Cascina, en Italie). © EGO-VIRGO/IN2P3/CNRS Photothèque

Placé en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) en 2008, le télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le télescope spatial présente l'avantage par rapport à son...) Fermi est spécialisé dans l'étude et l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) des rayonnements gamma. Plusieurs analyses indépendantes de ses données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) ont rapidement montré l'existence d'un excès de photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement...) gamma en provenance du centre de notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.). Un phénomène semblable pourrait également se présenter au coeur des autres galaxies, mais, à cause de la distance, la mesure de leur rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) gamma n'est pas encore possible. La communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) avait d'abord attribué cet excès à la présence de matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre) désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d'effets inattendus, notamment au sujet des...), ce qui a provoqué un fort intérêt de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre...). Mais les analyses ont finalement tendu vers l'existence de sources ponctuelles de rayons gamma, très nombreuses et très faibles, et localisées au même endroit. Cela pourrait correspondre à une importante concentration dans le centre de la galaxie de pulsars milliseconde, des étoiles à neutrons tournant sur elles-mêmes en quelques millièmes de seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure d'angle plan. La...).

Afin de tester cette hypothèse, des chercheurs du Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de physique théorique (La physique théorique est la branche de la physique qui étudie l’aspect théorique des lois physiques et en développe le formalisme mathématique.) (LAPTH, CNRS/Université Savoie Mont-Blanc) et du Laboratoire d'Annecy de physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi physique des hautes énergies car de...) (LAPP, CNRS/Université Savoie Mont-Blanc) ont pour la première fois calculé la signature des ondes gravitationnelles que devraient émettre ces pulsars milliseconde. Leur vitesse (On distingue :) de rotation extrême et leur forme imparfaitement sphérique constituent en effet des conditions particulières où des ondes gravitationnelles sont émises, au point (Graphie), d'après ces travaux, de représenter la principale composante galactique, dans les bandes de fréquences des interféromètres terrestres, du fond stochastique d'ondes gravitationnelles: un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux...) formé de faibles sources d'ondes gravitationnelles que l'on ne parvient pas à dissocier les unes des autres. Le calcul de la signature des pulsars milliseconde prédite par ces travaux prend en compte la sensibilité des interféromètres capables de détecter les ondes gravitationnelles: Virgo en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...) et LIGO (LIGO (pour Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) est un projet d'interféromètre américain, destiné à détecter les ondes gravitationnelles.) aux États-Unis. Les chercheurs ont donc à présent un signal bien spécifique à guetter au sein de leurs données.

Référence

Probing the Fermi-LAT GeV excess with gravitational waves, F. Calore, T. Regimbau et P. D. Serpico, Physical Review Letters, le 1er mars 2019.

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