Le bourdonnement inaudible des étoiles à neutrons express
Une toupie tourne à grande vitesse et, au lieu d'un ronronnement régulier, émet un bourdonnement sourd — parce qu'elle est légèrement cabossée. C'est à peu près ainsi que fonctionnent les étoiles à neutrons : des sphères de la taille d'une ville, compressées à une densité telle qu'une cuillère à café de leur matière pèse autant qu'une montagne. Si une telle étoile n'est pas une sphère parfaite mais présente une minuscule « bosse » sur le côté, elle émet des ondes gravitationnelles continues — une ondulation de l'espace lui-même qui traverse l'Univers.
Capturer cette ondulation est très difficile. Elle est plus faible qu'un murmure et, de surcroît, elle change de ton lorsque l'étoile tourne en couple avec sa compagne — comme la sirène d'une voiture qui s'approche puis s'éloigne. C'est précisément de tels couples que les auteurs de l'étude ont cherchés : ils ont pour la première fois exploré la région où la fréquence du « bourdonnement » dépasse 520 oscillations par seconde et où la danse orbitale dure moins de trois jours. Auparavant, ces endroits sur la « carte des sons » restaient une zone blanche — la puissance de calcul manquait pour énumérer toutes les possibilités.
Les détecteurs LIGO et Virgo n'ont capté aucun son. Mais le silence est aussi un résultat. Nous savons désormais que si, dans un rayon de cent parsecs (soit environ 300 années-lumière) autour de nous, se trouve une étoile à neutrons qui effectue plus de 495 tours par seconde, son aplatissement ne dépasse pas 5,2 millionièmes de sa propre taille. En d'autres termes, la « bosse » sur son flanc ne dépasse pas quelques millimètres. Si la Terre était aussi lisse, la plus haute montagne n'atteindrait même pas le genou.
Cette recherche ressemble à l'écoute d'une immense forêt dans l'espoir de percevoir le bruissement d'un grillon bien précis. Pour l'instant, on n'entend que le silence, mais la capacité même de l'entendre à ce niveau témoigne de la sensibilité des instruments. Peut-être que la prochaine génération de détecteurs capturera enfin ce bourdonnement continu — et alors nous saurons à quel point les objets les plus denses de l'Univers peuvent être « cabossés ».
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2605.14728
Continuous gravitational waves, i.e., persistent and nearly-monochromatic signals emitted by asymmetric spinning neutron stars, remain elusive. Searches for these signals from unknown binary systems are the most computationally challenging, but they are essential, given that binary accretion provides a natural mechanism for creating the required asymmetry, and around half of the known pulsars rotating above 25 Hz are part of a binary system. Here we report on a search of a large uncharted parameter-space region: for the first time we cover gravitational-wave frequencies above 520 Hz (from 50 to 1000 Hz), and, for the first time with advanced detectors, orbital periods lower than 3 days are explored. No signal is detected, and we set the most stringent constraints to date on the amplitude of signals of this kind. Our results exclude with $$95\%$$ confidence neutron stars within 100 pc and rotating faster than $$\sim$$ 495 Hz from having ellipticities above $$5.2 \times 10^{-8}$$. Within the same distance our results also exclude r-mode amplitudes above $$1.5 \times 10^{-6}$$ for stars rotating faster than $$\sim$$ 740 Hz.
Si l'on pouvait polir parfaitement une étoile à neutrons de la taille d'une ville, sa surface serait un million de fois plus lisse que le meilleur miroir fabriqué par l'homme. Et une minuscule « ride » d'un millimètre de haut suffirait à la faire émettre des ondes gravitationnelles.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, un signal extraterrestre est détecté à une fréquence multiple de la fréquence de rotation d'un pulsar — comme si quelqu'un avait délibérément intégré un message dans le rythme d'une étoile à neutrons.