L’histoire retiendra cette date : le 17 août 2017. Même si les astrophysiciens ont mis deux mois pour tout vérifier, rédiger l’article et publier, puisque l’évènement est annoncé en première mondiale ce lundi 16 octobre. GW170817 est une onde gravitationnelle issue de la fusion de deux étoiles à neutrons –ou pulsar–, deux astres compacts, que les physiciens ont l’habitude de présenter comme le cœur dense d’une étoile massive ayant explosé.

Alors que les ondes gravitationnelles précédemment découvertes ne duraient qu’une fraction de seconde, cette fois l’événement a été enregistré sur une centaine de secondes. La masse respective des deux pulsars est environ de 1,1 et 1,6 fois la masse du Soleil, mais leur matière est très compacte : une petite cuillerée de cette matière pèserait un milliard de tonnes. Comme souvent chez les étoiles, les pulsars peuvent former un système binaire : deux étoiles qui tournent l’une autour de l’autre puis elles se rapprochent en accélérant leur mouvement et finissent par fusionner. C’est la première fois qu’un tel phénomène est observé pour des pulsars.

Suivi par 70 observatoires

Simultanément, les trois interféromètres (deux de Ligo et l’antenne de Virgo) travaillant désormais ensemble ont réussi à déterminer la zone de provenance de l’onde au sein d’une région de 30 degrés carrés (soit 120 fois la taille de la pleine lune dans le ciel), dans l’hémisphère austral, en direction de la constellation de l’Hydre. L’information a été communiquée aussitôt à de nombreuses équipes. Des dizaines de télescopes et observatoires à travers le monde –aussi bien dans l’espace que sur Terre, couvrant pratiquement toutes les longueurs d’onde du spectre électromagnétique– étaient aux aguets : Integral de l’agence spatiale européenne (ESA) pour les rayons gamma, Chandra et Swift de la Nasa pour les rayons X, un ensemble de 17 télescopes optiques dont le VLT (very Large telescope de l’ESO, l’observatoire européen austral) , le télescope spatial Hubble pour l’Ultraviolet et l’Infrarouge, jusqu’aux radiotélescopes d’Effelsberg, Lofar ou Alma…

Bref en tout 70 instruments d’astronomie ont repéré, dans un délai allant de 2 secondes à quelques jours et semaines, la danse macabre des deux étoiles à neutrons. L'évènement a été localisé au sein de la galaxie NGC4993 à 130 millions d'années-lumière de la Terre. Leur fusion a émis un flot de rayons gamma assimilé à ces phénomènes appelés sursauts gamma, dont l’origine était encore discutée. C’est la première fois qu’une fusion d’étoiles à neutrons a fait l’objet d’une observation « multilongueurs d’onde ». Jusque-là les astrophysiciens n’utilisaient que la lumière comme messager. Désormais l’astrophysique gravitationnelle peut vraiment démarrer, en à peine une année elle est même devenue opérationnelle.

L'acte fondateur de l'astronomie gravitationnelle

Ce double repérage permet de mieux cerner la physique des étoiles à neutrons et les éjections de matière qui ont lieu lors de leur fusion. cette fusion émet un flot de lumière dans de nombreuses longueurs d'onde. Les astrophysiciens évoquent le terme de "kilonova", un peu plus faible que la supernova terme habituellement employé pour la luminosité qui accompagne l'explosion des grosses étoiles en fin de vie. L' émission d'une kilonova dure entre quelques jours et quelques semaines. Elles sont soupçonnées de jouer un rôle important dans de nombreux phénomènes astrophysiques : formation des éléments chimiques les plus lourds et la compréhension des phénomènes les plus violents du Cosmos…ou encore détermination plus précise des distances de l'Univers pour mieux cerner la fameuse constante de Hubble, qui sert à déterminer l'âge de l'Univers. D’ores et déjà une cinquantaine d’articles scientifiques ont utilisé les retombées de ces observations.