LIGO

Le bras nord de l'interferometre, a Hanford .

Presentation

Type	Observatoire d'ondes gravitationnelles
Comprend	LIGO Livingston Observatory ( d ) LIGO Hanford Observatory ( d )
Gestionnaire	LIGO Scientific Collaboration ( en )
Construction	1994 - 2002
Mise en service	23 aout 2002
Site web	(en)   www.ligo.caltech.edu

Donnees techniques

Longueur d'onde	43 - 10 000 km

Geographie

Localisation	Hanford , Washington   Etats-Unis
Coordonnees	46° 27′ 19″ N, 119° 24′ 28″ O

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Le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (≪  Observatoire d'ondes gravitationnelles par interferometrie laser  ≫), en abrege LIGO , est une experience de physique a grande echelle dont le but est de detecter directement les ondes gravitationnelles .

Cofonde en 1992 par Kip Thorne et Ronald Drever du Caltech et Rainer Weiss du MIT , le LIGO est un projet conjoint entre les scientifiques du MIT, du Caltech et de nombreuses autres institutions et universites. L'analyse des donnees astronomiques sur les ondes gravitationnelles est a la charge du LIGO Scientific Collaboration (LSC) qui regroupe 900 scientifiques dans le monde. LIGO est finance par la National Science Foundation (NSF), avec des contributions importantes du UK Science and Technology Facilities Council (Royaume-Uni), de la Societe Max-Planck (Allemagne) et de l'Australian Research Council (Australie). A la mi- septembre 2016 , le plus grand centre mondial sur les ondes gravitationnelles devrait terminer une renovation complete de 5 ans et 200 millions de dollars , pour atteindre un cout total de 620 millions de dollars. LIGO est le projet le plus grand et le plus ambitieux finance par la NSF ^{[ 1 ]} .

D'autres detecteurs similaires a LIGO sont en fonctionnement dans le monde, notamment l'interferometre europeen Virgo , construit a Cascina en Italie . Depuis 2007, Virgo et LIGO sont lies par un accord de collaboration ^{[ 2 ]} incluant l'echange des donnees enregistrees par les differents detecteurs et une politique de publication commune des resultats de physique obtenus en analysant conjointement ces donnees. Cette cooperation est necessaire : les detecteurs interferometriques geants ne sont pas directionnels (ils observent l'ensemble du ciel) et cherchent des signaux d'amplitudes extremement faibles, rares et perturbes par des bruits instrumentaux d'origines tres variees. Ainsi, seule la detection simultanee d'une onde gravitationnelle dans plusieurs instruments permettra de conclure a une decouverte et d'obtenir des informations sur la source de ce signal.

Les deux detecteurs LIGO sont des interferometres de Michelson geants d'une longueur de 4  km construits aux Etats-Unis  : au complexe nucleaire de Hanford dans l'Etat de Washington et a Livingston (Louisiane) .

Le LSC se charge egalement d'etudier la conception de capteurs plus sensibles.

Le prix Nobel de physique a ete attribue en 2017 a Rainer Weiss , Barry C. Barish et Kip Thorne pour ≪ leurs contributions decisives a la conception du detecteur LIGO et a l’observation des ondes gravitationnelles ≫ ^{[ 3 ]} dont la decouverte avait deja valu un prix Nobel en 1993 a une autre equipe ( infra ).

Mission [ modifier | modifier le code ]

La mission du LIGO est d'observer directement les ondes gravitationnelles d'origine cosmique. Ces ondes ont ete predites la premiere fois en 1916 par la theorie de la relativite generale d'Einstein alors que la technologie necessaire a leur detection n'existait pas encore. Leur existence a ete confirmee indirectement en 1974, quand les observations du pulsar binaire PSR B1913+16 ont montre un raccourcissement de son orbite correspondant aux predictions d'Einstein, du a la perte d'energie liee au rayonnement gravitationnel. Le prix Nobel de physique a ete attribue en 1993 a Russell Alan Hulse et Joseph Hooton Taylor pour cette decouverte.

Observations [ modifier | modifier le code ]

Le 11 fevrier 2016 , une observation directe d'ondes gravitationnelles par LIGO datee du 14 septembre 2015 , issues de la collision de deux trous noirs , est annoncee lors d'une conference ^{[ 4 ] , [ 5 ]} . Cette detection est nommee GW150914 , GW de l'anglais "Gravitational waves" (ondes gravitationnelles) auquel on a accole la date de detection.

Physical Review Letters annonce le 15 juin 2016 qu'une deuxieme collision a ete detectee le 26 decembre 2015 ( GW151226 ), correspondant a deux trous noirs d'une dizaine de masses solaires ^{[ 6 ]} .

Une troisieme collision est detectee le 4 janvier 2017 ( GW170104 ) entre deux trous noirs deux fois plus eloignes que les precedents, a environ 3 milliards d'annees-lumiere. Ces trous noirs qui avaient des masses equivalentes a 31,2 et 19,4 masses solaires ont fusionne en une masse equivalente a 48,7 Soleils . Ce qui signifie que lors de cet evenement l'energie d'a peu pres deux Soleils a ete transformee en ondes gravitationnelles avant d'etre detectee par LIGO et Virgo ^{[ 7 ]} .

L'ensemble des observations de LIGO et Virgo permet d'evaluer le nombre de fusions de trous noirs dans l' Univers a plus de 12 par gigaparsec cube par an (un cube de 3,26 milliards d'annees-lumiere de cote) ^{[ 7 ]} .

Le 17 aout 2017 , des ondes gravitationnelles emises par la fusion de deux etoiles a neutrons sont detectees ( GW170817 ). Un rayonnement electromagnetique de haute energie ( sursaut gamma GRB 170817A ) correspondant a l'evenement est enregistre deux secondes plus tard par le telescope spatial Fermi . L'origine des ondes gravitationnelles et du sursaut gamma est localisee ≪ dans la galaxie NGC 4993 situee a 130 millions d’annees-lumiere ≫ ^{[ 8 ]} .

Evolution [ modifier | modifier le code ]

En fevrier 2019 est annonce le financement, a hauteur de 35 millions de dollars US , d'un doublement de la sensibilite de LIGO. Cette evolution devrait permettre, a partir de 2023, de detecter une fusion de trous noirs par heure ^{[ 9 ]} .

LIGO-India [ modifier | modifier le code ]

LIGO-india est une collaboration entre la collaboration LIGO et l'Inde dans le but d'y implanter un nouveau detecteur d'onde gravitationnelles. Ceci permettra ainsi d'etendre le reseau de detection pour une meilleure sensibilite. La mise en route est prevue en 2024.

Notes et references [ modifier | modifier le code ]

Voir aussi [ modifier | modifier le code ]

Articles connexes [ modifier | modifier le code ]

Liens externes [ modifier | modifier le code ]

• Notices d'autorite  :

  • VIAF
  • ISNI
  • LCCN
  • GND
  • WorldCat
• (en) LIGO Site officiel
• CNRS , ≪  Ondes gravitationnelles : les detecteurs de l'extreme  ≫, Premiere detection par LIGO et Virgo, sur Dailymotion , CNRS , 15 fevrier 2016 (consulte le 2 juin 2017 )

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