L’équipe NANOGrav a essentiellement réussi à transformer la Voie lactée en un détecteur d’ondes gravitationnelles géant en mesurant les signaux de ces pulsars pour déterminer quand une onde les a poussés. La collision d’énormes trous noirs – ou tout autre processus extrêmement énergétique – génère des ondes gravitationnelles qui compriment et étirent très légèrement l’espace-temps, modifiant les intervalles entre les pulsars. Les chercheurs de NANOGrav ont mesuré ces changements minuscules parmi 68 pulsars, puis les ont corrélés, trouvant un modèle qui est probablement le signe d’ondes gravitationnelles à basse fréquence. Les autres équipes collaboratrices ont fait de même avec des ensembles séparés de pulsars.
Il a fallu plus d’une décennie de collecte et d’analyse de données pour que les équipes réduisent leurs incertitudes de mesure et soient sûres d’avoir repéré un vrai signe d’ondes gravitationnelles plutôt qu’un autre phénomène cosmique ou un simple bruit. L’équipe NANOGrav, qui comprend près de 200 personnes, a mené une analyse statistique et a trouvé moins d’une chance sur mille que le signal qu’ils ont observé puisse se produire par hasard. Les autres collaborations ont trouvé des niveaux similaires de signification statistique.
Bien qu’il s’agisse très probablement de signes d’ondes gravitationnelles réelles provenant de trous noirs colossaux, les équipes hésitent à utiliser le mot “détection” pour décrire leurs découvertes. Il y a neuf ans, la collaboration BICEP2 basée aux États-Unis, utilisant un télescope au pôle Sud, a affirmé avoir détecté des ondes gravitationnelles primordiales provenant du big bang, pour découvrir que leur signal provenait en fait de grains de poussière embêtants dans la Voie lactée – et qui a rendu les chercheurs circonspects quant à leurs conclusions. “La communauté des ondes gravitationnelles est très prudente à propos de ce genre de choses”, déclare Scott Ransom, astronome à l’Observatoire national de radioastronomie et ancien président de NANOGrav.
Pour leurs mesures, l’équipe NANOGrav a utilisé plusieurs radiotélescopes : le Green Bank Observatory en Virginie-Occidentale, le Very Large Array au Nouveau-Mexique et l’immense Observatoire d’Arecibo à Porto Rico, un instrument emblématique qui s’est effondré en 2020. Les autres équipes utilisé des radiotélescopes dans cinq pays européens, l’Inde, la Chine et l’Australie. D’autres télescopes ont récemment rejoint l’effort, notamment CHIME au Canada et MeerTime en Afrique du Sud.
La collaboration entre les scientifiques américains et chinois est remarquable, dit Ransom. Alors qu’une loi controversée de 2011 appelée Wolf Amendment interdit à la NASA de travailler directement avec des entités chinoises pour des raisons de sécurité, de telles restrictions ne s’appliquent pas aux efforts financés par la National Science Foundation comme NANOGrav. “La politique a rendu certaines de nos collaborations délicates”, déclare Ransom. «Nous devons trouver un moyen de travailler ensemble, car la science est définitivement meilleure lorsque nous faisons cela. C’est terrible d’être paralysé par la politique.
Les équipes se coordonnent grâce à une sorte de super-collaboration appelée International Pulsar Timing Array. Bien que l’étendue géographique du groupe rende difficile pour les scientifiques de communiquer à travers les fuseaux horaires, ils sont capables de combiner leurs ensembles de données, améliorant ainsi leur précision et leur confiance dans leurs mesures. “On ne peut pas construire un télescope à ondes gravitationnelles de la taille d’une galaxie dans votre jardin”, a écrit Michael Keith, astrophysicien du comité exécutif du European Pulsar Timing Array, dans un e-mail à WIRED. “Il faut un effort combiné de centaines d’astronomes, de théoriciens, d’ingénieurs et d’administrateurs pour étudier l’univers à cette échelle.”
