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Les ondes gravitationnelles sont généralement détectées lorsqu’elles balayent la Terre, quel que soit l’événement cataclysmique qui les a créées, mais les astronomes ont maintenant trouvé une source probable avant que les ondes ne soient détectables.

Des naines blanches produisent des ondes gravitationnelles

En utilisant le système Zwicky Transient Facility (ZTF) de Caltech, l’équipe a découvert une paire d’étoiles « mortes » qui tournoyaient à la vitesse de la lumière – l’une commençant à déchirer l’autre.
Ce système est officiellement connu sous le nom de ZTF J1539+5027, et est situé à environ 8 000 années-lumière de la constellation de Bouvier. Il est composé de deux naines blanches enfermées dans une danse mortelle. En orbite autour l’une de l’autre en sept minutes à peine, c’est l’un des couples les plus rapides en rotation jamais trouvés; environ un cinquième de la distance entre la Terre et la Lune. À cause de cette proximité et de la gravité intense, l’une des étoiles commence à absorber l’autre.
« La matière s’apprête à passer d’une naine blanche plus grande et plus légère à la plus petite et plus lourde, qui finira par engloutir complètement sa compagne plus légère », a déclaré Kevin Burdge, auteur principal d’une étude décrivant cette découverte. « Nous avons vu de nombreux exemples d’un type de système dans lequel une naine blanche a été principalement cannibalisée par sa compagne, mais nous avons rarement vu ces systèmes, car ils sont encore en train de fusionner comme celui-ci. »
Cette rotation rapide est ce qui a attiré l’attention des astronomes sur la paire en premier lieu. La Terre se trouve donc exactement à l’angle exact que l’étoile la plus grande et la plus faible passe régulièrement devant l’étoile la plus petite et la plus brillante, ce qui crée un léger pendage de la lumière. Cela se traduit par un clignotement net qui se répète toutes les sept minutes, ce qui est facile à repérer pour les télescopes comme le ZTF.

Le ZTF dispose d’une caméra de 576 mégapixels

Le ZTF dispose d’un énorme appareil photo de 576 mégapixels, qui lui permet d’analyser tout le ciel toutes les trois nuits. Comme le T l’indique dans son nom, la spécialité du télescope est de rechercher des objets qui sont transitoires; cela signifie qu’ils bougent, clignotent ou que leur luminosité varie avec le temps.
« Cette paire a vraiment brillé parce que le signal se répète si souvent et de manière aussi prévisible », a déclaré Burdge. «Les gens n’avaient jamais été capables de rechercher systématiquement des choses qui changent en quelques minutes. Le ZTF nous permet de le faire parce que sa caméra est énorme et qu’il peut facilement prendre des photos à travers le ciel, puis revenir et le répéter le même processus.»
Nous avons réussi à capturer ce duo dynamique à un moment fascinant de son cycle de vie. Les deux étoiles vont fusionner en un seul objet dans un avenir proche. Mais on ne s’attend pas à ce que cela se produise avant 100 000 ans – ce qui correspond à un clin d’œil dans l’Univers.
Et quand ils le feront, l’énergie qu’ils dégageront sera si intense qu’elle enverra des ondulations à travers le tissu même de l’espace-temps. Connues sous le nom d’ondes gravitationnelles, ces distorsions ont été prédites par Einstein il y a plus d’un siècle, mais elles n’ont pas été détectées directement avant 2015.
Depuis lors, des dizaines d’autres ondes gravitationnelles ont été détectées. Celles-ci ont été produites par différentes combinaisons d’objets célestes en collision, telles que deux trous noirs et deux étoiles à neutrons.

Elles déforment l’espace-temps

Mais il ne faudra pas attendre que la fusion soit terminée pour capter les vagues de cette paire. Les étoiles interagissent déjà suffisamment pour déformer l’espace-temps, mais les signaux sont jusqu’à présent trop faibles pour être captés par les installations au sol, notamment LIGO et Virgo, qui ont été responsables de toutes les observations jusqu’à présent.
Cela dit, un détecteur spatial plus sensible, appelé LISA, devrait s’activer en 2034. Lorsqu’il le sera, il devrait pouvoir capter les ondes sortant du ZTF J1539 + 5027, ainsi que de nombreux autres objets.
« Ces deux naines blanches fusionnent parce qu’ils émettent des ondes gravitationnelles », a déclaré Tom Prince, coauteur de l’étude. « Dans la semaine qui suivra l’activation de LISA, il devrait capter les ondes gravitationnelles de ce système. LISA trouvera des dizaines de milliers de systèmes binaires dans notre galaxie comme celui-ci, mais jusqu’à présent, nous n’en connaissons que quelques-uns – les systèmes d’étoiles sont l’un des mieux caractérisés à ce jour en raison de leur nature changeante. »

Une vidéo qui montre cette paire déformant l’espace-temps


Cette recherche a été publiée dans Nature.
Source : Caltech
Crédit photo : Capture d’écran (vidéo)

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