Les binaires compactes

Ces systèmes astrophysiques composés de deux étoiles à neutron, de deux trous noirs ou encore d'une étoile à neutron et d'un trou noir, en rotation l'un autour de l'autre, constituent le fleuron de l'astrophysique naissante des ondes gravitationnelles.

L'histoire commence en 1974 lorsque Taylor et Hulse découvrent le pulsar PSR 1913+16, en orbite autour d'une autre étoile à neutron. L'étude des pulses radio observés sur Terre, leur permet de mettre en évidence le ralentissement de la fréquence orbitale, au taux exactement prédit par la Relativité Générale, relativement à l'émission d'ondes gravitationnelles.

Actuellement, tandis que la construction des détecteurs se poursuit, la coalescence des systèmes binaires compacts générant des ondes gravitationnelles, fait partie des systèmes les plus adéquats pour être observés. En effet, les quelques minutes précédant le plongeon final des deux astres l'un sur l'autre^1.1 voient une émission d'ondes gravitationnelles dans la bonne gamme de fréquences (de quelques Hz à quelques kHz) avec de surcroît une amplitude assez importante pour être détectée ( $h \sim 10^{-20}$ pour un système étoile à neutron - étoile à neutron situé à 23 Mpc).

Il faut cependant mettre un bémol à cela : effectivement, on estime seulement à $10^{-5}$ par an le nombre de telles coalescences dans une galaxie comme la notre. Il faudra donc sonder l'Univers jusqu'à des distances de l'ordre de 200 Mpc pour obtenir plusieurs évènements de ce type par an. Par ailleurs, une fois que des coalescences auront été observées, chaque amélioration de la sensibilité du détecteur d'un facteur 2 permettra d'observer un volume $2^3$ fois plus grand d'Univers^1.2, et donc cela donnera 8 fois plus d'évènements par unité de temps.