Une étude, dont les résultats intitulés «GW170814: A three-detector observation of gravitational waves from a binary black hole coalescence» sont à paraître dans la revue Physical Review Letters et disponibles en pdf, a permis d'observer, pour la première fois avec trois détecteurs (les deux de LIGO et et celui de Virgo) des ondes gravitationnelles émises lors de la fusion de deux trous noirs. Cette observation, qui «confirme le bon fonctionnement de l'instrument Advanced Virgo, qui s'est joint aux observations des deux détecteurs LIGO le 1er août et dont c'est la première détection», ouvre «la voie à une localisation bien plus précise des sources d'ondes gravitationnelles».

Rappelons tout d'abord que la fusion de deux trous noirs est un phénomène qui «avait déjà été observé trois fois par les détecteurs LIGO en 2015 et début 2017. Le nouvel événement, immatriculé GW170814, détecté le 14 août 2017 à 10h30 UTC, cette fois par trois instruments, «confirme que les couples de trous noirs sont relativement abondants».

Il a été établi que les deux trous noirs en question, dotés de «masses égales à 25 et 31 fois celle du Soleil», ont «fusionné en un trou noir de 53 masses solaires, l'équivalent de 3 masses solaires ayant été converties en énergie sous forme d'ondes gravitationnelles». Ces ondes «se sont propagées dans l'espace pendant 1,8 milliard d'années avant d'être détectées par le détecteur Advanced LIGO situé en Louisiane (États-Unis), puis 8 millièmes de seconde plus tard par celui situé dans l'État de Washington, et enfin 6 millièmes de seconde après par Advanced Virgo situé près de Pise en Italie».

 
Soulignons ici que «l'apport d'un troisième instrument, Advanced Virgo, permet d'améliorer significativement la localisation des évènements astrophysiques à l'origine des ondes gravitationnelles». En effet, ces évènements extrêmement violents pouvant «dans certains cas éjecter de la matière très chaude qui peut être visible pour des télescopes optiques», alors qu'avec deux détecteurs d'ondes gravitationnelles, «la zone de recherche dans le ciel s'étendait sur une zone équivalant à plusieurs milliers de fois la surface de la pleine Lune», elle devient environ dix fois plus petite avec l'apport d'Advanced Virgo. En outre, «l'estimation de la distance à laquelle se trouve la source est aussi deux fois meilleure».

Plus précisément, «pour cet évènement, la combinaison des temps d'arrivée avec l'amplitude des signaux observés a permis d'établir une zone de recherche dans le ciel de 80 degrés carré, qui a été scrutée par 25 groupes d'astronomes», mais «comme pour les précédents événements, aucun signal optique n'a été observé». Néanmoins, les chances d'observer dans le futur des signaux avec d'autres instruments, sont améliorés grandement par la triple détection d'ondes gravitationnelles.

Par ailleurs, l'orientation du détecteur Virgo, «différente de celle des deux instruments LIGO» rend possible «de nouveaux tests de la théorie de la relativité générale, élaborée par Albert Einstein, qui décrit la force de gravitation». Celle-ci«prédit que lors du passage d'une onde gravitationnelle, l'espace s'étire dans une direction tout en se contractant dans une autre, au lieu, par exemple, de se déformer dans une seule direction ou dans toutes les directions à la fois comme le prédisent des théories alternatives» et «l'analyse des signaux observés indique que c'est effectivement le cas». De «futurs tests plus poussés de la relativité générale» pourront ainsi être entrepris.