Photo : Avec l’aimable autorisation des Observatoires astronomiques nationaux de l’Académie chinoise des sciences
Un groupe de scientifiques chinois a récemment découvert des preuves clés soutenant l’existence d’ondes gravitationnelles nanohertz, marquant une nouvelle ère dans la recherche sur les ondes gravitationnelles nanohertz. Les résultats ont été publiés en ligne dans la revue académique Research in Astronomy and Astrophysics (RAA) jeudi, a appris le Chine Direct auprès des Observatoires astronomiques nationaux de l’Académie chinoise des sciences (NAOC).
La recherche était basée sur des observations de synchronisation de pulsar effectuées avec le radiotélescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres (FAST), connu sous le nom de Tianyan ou Sky Eye de Chine. Il est mené par la collaboration Chinese Pulsar Timing Array (CPTA) qui comprend des chercheurs du NAOC et d’autres instituts, selon un communiqué de presse du NAOC.
L’accélération d’objets massifs perturbe l’espace-temps environnant et produit des « ondulations », appelées ondes gravitationnelles. Bien que ces signaux d’ondes soient extrêmement faibles, ils offrent une méthode directe pour sonder les masses qui n’émettent pas de lumière, a déclaré Li Kejia, professeur au NAOC et au Département d’astronomie et à l’Institut Kavli d’astronomie et d’astrophysique de l’Université de Pékin, qui est également membre de l’équipe. , a expliqué lors d’une conférence de presse sur les conclusions de l’équipe mardi.
Pour cette raison, les astronomes cherchent depuis longtemps à utiliser les ondes gravitationnelles pour aider à comprendre la formation des structures de l’Univers et à étudier la croissance, l’évolution et la fusion des objets célestes les plus massifs de l’Univers, à savoir les trous noirs supermassifs. De telles recherches aideront également les physiciens à mieux comprendre les lois physiques fondamentales de l’espace-temps, selon Li.
Profitant de la haute sensibilité de FAST, l’équipe de recherche du CPTA a surveillé des pulsars de 57 millisecondes avec une cadence régulière pendant 41 mois. L’équipe a trouvé des preuves clés de signatures de corrélation quadripolaires compatibles avec la prédiction des ondes gravitationnelles nanohertz à un niveau de confiance statistique de 4,6 sigma (avec une probabilité de fausse alarme de deux sur un million), a déclaré Li.
La durée de l’ensemble de données CPTA est relativement courte à l’heure actuelle. Cependant, en raison de la haute sensibilité du télescope FAST, le CPTA a atteint une sensibilité similaire à celle des autres PTA. Les futures observations étendront bientôt la portée des données du CPTA et aideront à identifier les sources astronomiques du signal actuel, lisez le communiqué du NAOC.
La détection des ondes gravitationnelles nanohertz est très difficile en raison de leur fréquence extrêmement basse, avec des périodes correspondantes pouvant durer plusieurs années et des longueurs d’onde couvrant plusieurs années-lumière. Jusqu’à présent, la seule méthode efficace connue pour détecter les ondes gravitationnelles nanohertz consiste à observer à long terme des pulsars millisecondes avec une stabilité rotationnelle extrême.
L’équipe de recherche du CPTA a utilisé des logiciels d’analyse de données et des algorithmes de traitement de données développés indépendamment pour réaliser sa percée en même temps que d’autres groupes internationaux. Des pipelines de traitement de données indépendants ont produit des résultats compatibles, prouvant le développement rapide de la Chine dans ce domaine, ont déclaré des experts.
La chasse à ces ondes est l’un des axes majeurs de la recherche actuelle en physique et en astronomie. Les collaborations régionales sur les réseaux de synchronisation des pulsars, notamment l’Observatoire nord-américain des nanohertz pour les ondes gravitationnelles (NANOGrav), l’EPTA (European Pulsar Timing Array) et l’Australian Parkes Pulsar Timing Array (PPTA), collectent des données de synchronisation des pulsars depuis plus de 20 ans. , dans le but de détecter les ondes gravitationnelles nanohertz. Récemment, plusieurs nouvelles collaborations régionales sont également entrées dans ce domaine, notamment le CPTA, l’India Pulsar Timing Array (InPTA) et le South Africa Pulsar Timing Array (SAPTA).
La Chine a lancé des recherches préliminaires sur le réseau de synchronisation des pulsars dès 2002. En septembre 2019, alors que FAST était encore au stade de débogage, l’équipe CPTA a commencé des observations d’essai en collaboration avec l’équipe d’ingénierie FAST afin d’accumuler des données d’observation pour la détection de ondes gravitationnelles nanohertz le plus tôt possible, selon le NAOC.
À l’avenir, le NAOC a déclaré qu’il promouvrait activement l’expansion et la mise à niveau de FAST, basée sur la méthode du réseau de synchronisation des pulsars, pour réaliser l’observation de routine des événements d’ondes gravitationnelles nanohertz, construisant ainsi un observatoire d’ondes gravitationnelles nanohertz et ouvrant un nouveau ère de la radio basse fréquence avec une sensibilité plus élevée et une résolution plus élevée.
Les collaborations régionales aideront également à promouvoir la collaboration internationale sur les réseaux de synchronisation des pulsars et à élargir l’exploration de l’Univers grâce à des observations d’ondes gravitationnelles nanohertz, selon le NAOC.
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