Un nouvel aperçu des ondes gravitationnelles de courbure de l'espace-temps

Les cocons des étoiles mourantes pourraient être une nouvelle source d'ondes gravitationnelles.

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Les cocons des étoiles mourantes pourraient être une nouvelle source d'ondes gravitationnelles, sur la base de simulations effectuées pour évaluer ce qui se passe avec les débris trouvés autour des étoiles alors qu'elles entrent dans leurs dernières années. Des cocons se forment lorsqu'une étoile massive jette des débris pendant qu'elle s'effondre dans un trou noir. Lorsque les jets entrent en collision dans les couches qui s'effondrent de l'étoile mourante, une bulle ou un "cocon" se forme autour du jet. Les cocons sont des endroits turbulents, où les gaz chauds et les débris se mélangent au hasard et se dilatent dans toutes les directions à partir du jet.

Les ondes gravitationnelles sont associées à des systèmes binaires, comme les fusions de deux trous noirs, ou de deux étoiles à neutrons, ou d'une de chaque. Cependant, les astrophysiciens ont émis l'hypothèse que les ondes gravitationnelles pourraient être produites à partir d'une seule source non binaire.

Selon des chercheurs de la Northwestern University, les cocons turbulents et énergétiques de débris qui entourent les étoiles massives mourantes pourraient également être une source d'ondes gravitationnelles.

Les ondes gravitationnelles sont des ondes d'intensité de gravité générées par des masses accélérées dans l'espace sous la forme d'ondes qui s'éloignent de leur source à la vitesse de la lumière. Ces ondes exercent une influence sur l'espace-temps, comprimant et étirant tout ce qui se trouve sur leur passage.

Les simulations seront testées à l'aide de données réelles, en se concentrant sur les ondes gravitationnelles des cocons. La principale source de données sera l'étude de la bande de fréquences que l'observatoire à ondes gravitationnelles de l'interféromètre laser (LIGO) peut détecter. Les observatoires LIGO sont situés sur le site de Hanford, Washington et à Livingston, Louisiane.

Les observatoires LIGO ont pour objectif de détecter les ondes gravitationnelles par interférométrie laser. Les observatoires déploient des miroirs espacés de quatre kilomètres capables de détecter une variation inférieure à un dix millième du diamètre de charge d'un proton.

Même avec une technologie de pointe comme LIGO, les scientifiques ne peuvent détecter que les ondes gravitationnelles provenant d'explosions asymétriques à fréquence plus élevée. Heureusement, les cocons autour des étoiles mourantes sont à la fois asymétriques et très énergétiques.

Le chercheur principal Ore Gottlieb a présenté ses recherches lors d'un briefing virtuel lors de la 242e réunion de l'American Astronomical Society. La présentation, intitulée "Morts stellaires projetées et turbulentes : nouvelles sources d'ondes gravitationnelles détectables par LIGO", a eu lieu à 12h15 HAE le lundi 5 juin (2023), dans le cadre d'une session intitulée "Découvertes dans les galaxies lointaines".

Gottlieb et ses collaborateurs ont utilisé de nouvelles simulations de pointe pour modéliser l'effondrement d'une étoile massive. Lorsque des étoiles massives s'effondrent dans des trous noirs, elles peuvent créer de puissants écoulements (ou jets) de particules se déplaçant à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. Les simulations de Gottlieb ont modélisé ce processus - à partir du moment où l'étoile s'effondre dans un trou noir jusqu'à ce que le jet s'échappe.

La simulation a montré une source inattendue perturbant les calculs, un phénomène qui a été retracé jusqu'au cocon, indiquant que le cocon était une source d'ondes gravitationnelles intéressante.

Les simulations ont été rendues possibles grâce à l'utilisation du supercalculateur Summit du laboratoire national d'Oak Ridge du Département américain de l'énergie et du supercalculateur Perlmutter du National Energy Research Scientific Computing Center.

Le Dr Tim Sandle est rédacteur en chef du Digital Journal pour les actualités scientifiques. Tim Sandle est spécialisé dans le journalisme scientifique, technologique, environnemental et de santé. Il est en outre microbiologiste en exercice; et un auteur. Il s'intéresse également à l'histoire, à la politique et à l'actualité.

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