Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory

Vue intérieure d'une partie d'un bras de l'interféromètre.

Scientifiques au travail dans le Ligo d'Anford. Ils réalisent une opération de maintenance sur le laser sensible aux ondes gravitationnelles en 2019.

La mission du LIGO est d'observer directement les ondes gravitationnelles d'origine cosmique. Ces ondes ont été prédites la première fois en 1916 par la théorie de la relativité générale d'Einstein alors que la technologie nécessaire à leur détection n'existait pas encore. Leur existence a été confirmée indirectement en 1974, quand les observations du pulsar binaire PSR B1913+16 ont montré un raccourcissement de son orbite correspondant aux prédictions d'Einstein, dû à la perte d'énergie liée au rayonnement gravitationnel. Le prix Nobel de physique a été attribué en 1993 à Russell Alan Hulse et Joseph Hooton Taylor pour cette découverte.

Le 11 février 2016, une observation directe d'ondes gravitationnelles par LIGO datée du 14 septembre 2015, issues de la collision de deux trous noirs, est annoncée lors d'une conférence[4]^,[5]. Cette détection est nommée GW150914, GW de l'anglais "Gravitational waves" (onde gravitationnel) auquel on y a accolé la date de détection.

Physical Review Letters annonce le 15 juin 2016 qu'une deuxième collision a été détectée le 26 décembre 2015 (GW151226), correspondant à deux trous noirs d'une dizaine de masses solaires[6].

Une troisième collision est détectée le 4 janvier 2017 (GW170104) entre deux trous noirs deux fois plus éloignés que les précédents, à environ 3 milliards d'années-lumière. Ces trous noirs qui avaient des masses équivalentes à 31,2 et 19,4 masses solaires ont fusionné en une masse équivalente à 48,7 Soleils. Ce qui signifie que lors de cet événement l'énergie d'à peu près deux Soleils a été transformée en ondes gravitationnelles avant d'être détectée par LIGO et Virgo[7].

L'ensemble des observations de LIGO et Virgo permet d'évaluer le nombre de fusions de trous noirs dans l'Univers à plus de 12 par gigaparsecs cube par an (un cube de 3,26 milliards d'années-lumière de côté)[7].

Le 17 août 2017, des ondes gravitationnelles émises par la fusion de deux étoiles à neutrons sont détectées (GW170817). Un rayonnement électromagnétique de haute énergie (sursaut gamma GRB 170817A ) correspondant à l'événement est enregistré deux secondes plus tard par le télescope spatial Fermi. L'origine des ondes gravitationnelles et du sursaut gamma est localisée « dans la galaxie NGC 4993 située à 130 millions d’années-lumière »[8].

En février 2019 est annoncé le financement, à hauteur de 35 millions de dollars US, d'un doublement de la sensibilité de LIGO. Cette évolution devrait permettre, à partir de 2023, de détecter une fusion de trous noirs par heure[9].

LIGO-india est une collaboration entre la collaboration LIGO et l'Inde dans le but d'y implanter un nouveau détecteur d'onde gravitationnel. Ceci permettra ainsi d'étendre le réseau de détection pour une meilleur sensibilité. La mise en route est prévue en 2024.