À l'écoute du bourdonnement des étoiles en rotation express
Après l'explosion d'une supernova, il reste une étoile à neutrons : une boule de matière incroyablement dense, de la taille d'une ville, qui tourne sur elle-même des centaines de fois par seconde. La moindre petite bosse à sa surface la ferait vaciller comme une toupie déséquilibrée, émettant un faible bourdonnement à travers le tissu de l'espace. Ce bourdonnement, c'est une onde gravitationnelle — une ondulation de l'espace-temps courbure de l'espace-temps prédite par Albert Einstein.
Les astronomes ont réglé les détecteurs LIGO, créés par des scientifiques comme Rainer Weiss, sur 34 de ces étoiles en rotation, écoutant leur bourdonnement. Après la recherche la plus approfondie jamais menée, ils n'ont rien entendu.
Ce silence est révélateur : le pulsar du Crabe convertit moins de 0,04 % de son énergie de rotation en ondes gravitationnelles. Si l'on extrapole cette régularité à l'échelle du cosmos, ces étoiles sont plus rondes que tout objet connu. Si un jour nous captons leur faible murmure, cela ouvrira une fenêtre sur la matière la plus dense de l'univers.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.25938
Rotating non-axisymmetric neutron stars (NSs) are promising sources for continuous gravitational waves (CWs). Such CWs can, if detected, inform us about the internal structure and equation of state of NSs. Here, we present a narrowband search for CWs from known pulsars, for which an efficient and sensitive matched-filter search can be applied. Narrowband searches are designed to be robust to mismatches between the electromagnetic (EM) and gravitational emissions, in contrast to fully targeted searches where the CW emission is assumed to be phase-locked to the EM one. In this work, we search for the CW counterparts emitted by 34 pulsars using data from the first and second parts of the fourth LIGO--Virgo--KAGRA observing run. This is the largest number of pulsars so far targeted for narrowband searches in the advanced detector era. We use the 5n-vector narrowband pipeline, which applies frequency-domain matched filtering. In previous searches, it covered a narrow range in the frequency -- frequency time derivative ($$f$$ -- $$\dot{f}$$) space. Here, we also explore a range in the second time derivative of the frequency $$\ddot{f}$$ around the value indicated by EM observations. Additionally, for the first time, we target sources in a binary system with this kind of search. We find no evidence for CWs and therefore set upper limits on the strain amplitude emitted by each pulsar, using simulated signals added in real data. For 20 analyses, we report an upper limit below the theoretical spin-down limit. The tightest constraint is for pulsar PSR J0534+2200 (the Crab pulsar), for which our strain upper limit on the CW amplitude is $$\lesssim 2\%$$ of its spin-down limit, corresponding to less than $$0.04\%$$ of the spin-down power being radiated in the CW channel.
Une cuillère à café de matière d'étoile à neutrons pèse environ 10 milliards de tonnes — c'est comme si l'on tassait le mont Everest dans un sucre.