Sciences et Avenir: la face cachée de l'Univers

0 m
2820 m
Détection des ondes gravitationnelles
On observe depuis 2015 ces ondes grâce
à des interféromètres de Michelson géants
(Ligo aux États-Unis, Virgo en Italie), qui
possèdent deux bras perpendiculaires
et de même longueur (trois ou quatre
kilomètres). Le faisceau d’un laser est
divisé en deux par un miroir semiréfléchissant.
Chacun voyage dans un bras,
retraverse le miroir semi-réfléchissant
et atteint le détecteur. Un dispositif
dans chaque bras (non représenté ici)
a au préalable fait rebondir le faisceau
de manière que le parcours réel dans
chaque bras mesure 1 200 kilomètres.
Sur le détecteur, se forment des franges
liées aux interférences entre les faisceaux
sortant des deux bras. L’arrivée d’une
onde gravitationnelle déforme l’espacetemps
: un bras devient plus court et
l’autre s’allonge. Le signal du détecteur est
modifié, ce qui permet de déterminer la
source de l’onde gravitationnelle, voire de
la localiser avec plusieurs observatoires.
Glace
Modules
optiques
Laser
Miroir
Miroir
semi-réfléchissant
Miroir
Détection des neutrinos
Comme ces particules interagissent
extrêmement rarement avec la matière,
il faut scruter des volumes considérables
de matériau pour observer le résultat
de ces interactions. Le détecteur le plus
performant est aujourd’hui l’IceCube
américain. Il comporte 86 lignes
placées dans des puits. Chacune porte
60 modules optiques de détection,
entre 1 450 mètres et 2 820 mètres
de profondeur. L’ensemble surveille
un kilomètre-cube de glace ! Quand
un neutrino pénètre dans la glace et
interagit avec elle, un rayonnement
est capté par les modules proches.
IceCube est accompagné, en surface,
d’un réseau de détecteurs de
rayonnements cosmiques. En Europe,
un réseau similaire – KM3NeT – est
en cours de déploiement en mer, à
plus de 2 000 mètres au fond de la
Méditerranée, au large de la France et
de l’Italie.
L’observatoire Ligo de
Livingston (Louisiane).
Détecteur
Le bâtiment en surface du détecteur
IceCube, en Antarctique.
ICECUBE LIGO
T0 + 13 h 44
T0 + 48 h
T0 + 9 jours
T0 + 10 jours
T0 + 15 jours
T0 + 16 jours
Pointé dans la direction de
l’événement indiqué par Ligo/
Virgo, le télescope Swope, installé
au Chili, repère une émission de
lumière bleue. En moins d’une
heure, cinq autres équipes captent
des signaux dans l’ultraviolet, le
visible et l’infrarouge, depuis le
Chili, l’Argentine et la Californie,
ainsi que depuis l’espace (Swift).
La lumière bleue a
progressivement
disparu.
Un flash de
rayons X est
observé par
le télescope
spatial Chandra.
La lumière visible
a progressivement
évolué vers
le rouge et
l’infrarouge.
Les signaux
optiques vont
perdurer jusqu’au
11 septembre.
Le Very Large Array,
radiotélescope installé
au Nouveau-Mexique,
capte à deux reprises les
premières émissions radio
associées à la localisation
de l’événement. Une
troisième détection est
faite le 25 septembre.
Un second
flash de
rayons X capté
par Chandra
montre que ce
rayonnement
n’avait pas
encore pas
cessé.
AVRIL/JUIN 2022 SCIENCES ET AVENIR NUMÉRO SPÉCIAL I 27