Vagues d'incertitude
En janvier de cette année, il a été signalé que l'observatoire LIGO avait enregistré, peut-être le deuxième événement de la fusion de deux étoiles à neutrons. Cette information fait bonne figure dans les médias, mais de nombreux scientifiques commencent à avoir de sérieux doutes sur la fiabilité des découvertes de l'émergence de "l'astronomie des ondes gravitiques".
En avril 2019, le détecteur LIGO de Livingston, en Louisiane, a détecté une combinaison d'objets situés à environ 520 millions d'années-lumière de la Terre. Cette observation, faite avec un seul détecteur, à Hanford, a été temporairement désactivée, et Virgo n'a pas enregistré le phénomène, mais l'a néanmoins considéré comme un signal suffisant du phénomène.
Analyse des signaux GW190425 indiquait la collision d'un système binaire d'une masse totale de 3,3 à 3,7 fois la masse du Soleil (1). C'est clairement plus grand que les masses couramment observées dans les systèmes d'étoiles à neutrons binaires de la Voie lactée, qui se situent entre 2,5 et 2,9 masses solaires. Il a été suggéré que la découverte pourrait représenter une population d'étoiles à neutrons doubles qui n'a jamais été observée auparavant. Tout le monde n'aime pas cette multiplication des êtres au-delà de la nécessité.
1. Visualisation de la collision de l'étoile à neutrons GW190425.
Le fait est que GW190425 a été enregistré par un seul détecteur signifie que les scientifiques n'ont pas été en mesure de déterminer avec précision l'emplacement, et il n'y a aucune trace d'observation dans la gamme électromagnétique, comme dans le cas de GW170817, la première fusion de deux étoiles à neutrons observée par LIGO (ce qui est également douteux , mais plus à ce sujet ci-dessous). Il est possible qu'il ne s'agisse pas de deux étoiles à neutrons. Peut-être un des objets Trou noir. Peut-être que les deux l'étaient. Mais alors ce seraient des trous noirs plus petits que n'importe quel trou noir connu, et les modèles de formation de trous noirs binaires devraient être reconstruits.
Il y a trop de ces modèles et théories auxquels s'adapter. Ou peut-être "l'astronomie des ondes gravitationnelles" commencera-t-elle à s'adapter à la rigueur scientifique des anciens domaines de l'observation spatiale ?
Trop de faux positifs
Alexander Unziker (2), physicien théoricien allemand et écrivain de vulgarisation scientifique respecté, a écrit sur Medium en février que, malgré d'énormes attentes, les détecteurs d'ondes gravitationnelles LIGO et VIRGO (3) n'ont rien montré d'intéressant en un an, à l'exception de faux positifs aléatoires. Selon le scientifique, cela soulève de sérieux doutes sur la méthode utilisée.
Avec le prix Nobel de physique 2017 décerné à Rainer Weiss, Barry K. Barish et Kip S. Thorne, la question de savoir si les ondes gravitationnelles pouvaient être détectées semblait définitivement réglée. La décision du Comité Nobel concerne détection de signal extrêmement forte GW150914 présenté lors d'une conférence de presse en février 2016, et le signal déjà mentionné GW170817, qui a été attribué à la fusion de deux étoiles à neutrons, puisque deux autres télescopes ont enregistré un signal convergent.
Depuis lors, ils sont entrés dans le schéma scientifique officiel de la physique. Les découvertes ont suscité des réactions enthousiastes et une nouvelle ère en astronomie était attendue. Les ondes gravitationnelles étaient censées être une "nouvelle fenêtre" sur l'Univers, s'ajoutant à l'arsenal des télescopes précédemment connus et conduisant à des types d'observation complètement nouveaux. Beaucoup ont comparé cette découverte au télescope de Galilée de 1609. Encore plus enthousiaste était la sensibilité accrue des détecteurs d'ondes gravitationnelles. Les espoirs pour des dizaines de découvertes et de détections passionnantes au cours du cycle d'observation O3 qui a débuté en avril 2019 étaient élevés. Cependant, jusqu'à présent, note Unziker, nous n'avons rien.
Pour être précis, aucun des signaux d'ondes gravitationnelles enregistrés au cours des derniers mois n'a été vérifié de manière indépendante. Au lieu de cela, il y avait un nombre inexplicablement élevé de faux positifs et de signaux, qui ont ensuite été déclassés. Quinze événements ont échoué au test de validation avec d'autres télescopes. De plus, 19 signaux ont été retirés du test.
Certains d'entre eux étaient initialement considérés comme très significatifs - par exemple, GW191117j était estimé être un événement avec une probabilité de un sur 28 milliards d'années, pour GW190822c - un sur 5 milliards d'années, et pour GW200108v - 1 sur 100 XNUMX. années. Considérant que la période d'observation considérée n'était même pas une année entière, il y a beaucoup de faux positifs de ce type. Il peut y avoir quelque chose qui ne va pas avec la méthode de signalisation elle-même, commente Unziker.
Les critères de classification des signaux comme "erreurs", selon lui, ne sont pas transparents. Ce n'est pas seulement son opinion. La célèbre physicienne théoricienne Sabina Hossenfelder, qui a déjà souligné les lacunes des méthodes d'analyse des données des détecteurs LIGO, a commenté sur son blog : « Cela me donne mal à la tête, les amis. Si vous ne savez pas pourquoi votre détecteur capte quelque chose auquel vous ne vous attendez pas, comment pouvez-vous lui faire confiance lorsqu'il voit ce que vous attendez ?
L'interprétation des erreurs suggère qu'il n'y a pas de procédure systématique pour séparer les signaux réels des autres, si ce n'est pour éviter des contradictions flagrantes avec d'autres observations. Malheureusement, pas moins de 53 cas de "découvertes candidates" ont une chose en commun - personne, sauf le journaliste, ne l'a remarqué.
Les médias ont tendance à célébrer prématurément les découvertes de LIGO/VIRGO. Lorsque les analyses ultérieures et les recherches de confirmation échouent, comme c'est le cas depuis plusieurs mois, il n'y a plus d'enthousiasme ni de correction dans les médias. Dans cette étape moins efficace, les médias ne montrent aucun intérêt.
Une seule détection est certaine
Selon Unziker, si nous avons suivi l'évolution de la situation depuis l'annonce d'ouverture très médiatisée en 2016, les doutes actuels ne devraient pas surprendre. La première évaluation indépendante des données a été réalisée par une équipe de l'Institut Niels Bohr de Copenhague dirigée par Andrew D. Jackson. Leur analyse des données a révélé d'étranges corrélations dans les signaux restants, dont l'origine n'est toujours pas claire, malgré les affirmations de l'équipe selon lesquelles toutes anomalies comprises. Des signaux sont générés lorsque des données brutes (après un prétraitement et un filtrage approfondis) sont comparées à ce que l'on appelle des modèles, c'est-à-dire des signaux théoriquement attendus à partir de simulations numériques d'ondes gravitationnelles.
Cependant, lors de l'analyse de données, une telle procédure n'est appropriée que lorsque l'existence même du signal est établie et que sa forme est connue avec précision. Sinon, l'analyse des modèles est un outil trompeur. Jackson a rendu cela très efficace lors de la présentation, comparant la procédure à la reconnaissance automatique des images des plaques d'immatriculation des voitures. Oui, il n'y a aucun problème avec une lecture précise sur une image floue, mais seulement si toutes les voitures qui passent à proximité ont des plaques d'immatriculation exactement de la bonne taille et du bon style. Cependant, si l'algorithme était appliqué à des images "dans la nature", il reconnaîtrait la plaque d'immatriculation de tout objet brillant avec des points noirs. C'est ce que pense Unziker qui peut arriver aux ondes gravitationnelles.
3. Réseau de détecteurs d'ondes gravitationnelles dans le monde
Il y avait d'autres doutes sur la méthodologie de détection du signal. En réponse aux critiques, le groupe de Copenhague a développé une méthode qui utilise des caractéristiques purement statistiques pour détecter des signaux sans utiliser de modèles. Lorsqu'il est appliqué, le premier incident de septembre 2015 est toujours clairement visible dans les résultats, mais ... jusqu'à présent uniquement celui-ci. Une onde gravitationnelle aussi forte peut être qualifiée de "bonne chance" peu de temps après le lancement du premier détecteur, mais après cinq ans, l'absence de nouvelles découvertes confirmées commence à inquiéter. S'il n'y a pas de signal statistiquement significatif dans les dix prochaines années, y aura-t-il première observation de GW150915 toujours considéré comme réel?
Certains diront que c'était plus tard détection de GW170817, c'est-à-dire le signal thermonucléaire d'une étoile à neutrons binaire, cohérent avec les observations instrumentales dans la région des rayons gamma et les télescopes optiques. Malheureusement, les incohérences sont nombreuses : la détection de LIGO n'a été découverte que plusieurs heures après que d'autres télescopes eurent noté le signal.
Le laboratoire VIRGO, lancé seulement trois jours plus tôt, n'a donné aucun signal reconnaissable. De plus, il y a eu une panne de réseau à LIGO/VIRGO et à l'ESA le même jour. Il y avait des doutes sur la compatibilité du signal avec une fusion d'étoiles à neutrons, un signal optique très faible, etc. D'autre part, de nombreux scientifiques qui étudient les ondes gravitationnelles affirment que les informations de direction obtenues par LIGO étaient beaucoup plus précises que les informations de les deux autres télescopes, et ils disent que la découverte ne pouvait pas être accidentelle.
Pour Unziker, c'est une coïncidence assez troublante que les données de GW150914 et GW170817, les premiers événements de ce genre notés lors de grandes conférences de presse, aient été obtenues dans des circonstances "anormales" et n'aient pas pu être reproduites dans de bien meilleures conditions techniques à l'époque. Mesures de séries longues.
Cela conduit à des nouvelles comme une supposée explosion de supernova (qui s'est avérée être une illusion), collision unique d'étoiles à neutronscela oblige les scientifiques à "repenser des années de sagesse conventionnelle" ou même un trou noir de 70 solaires, ce que l'équipe LIGO a qualifié de confirmation trop hâtive de leurs théories.
Unziker met en garde contre une situation dans laquelle l'astronomie des ondes gravitationnelles acquerra une tristement célèbre réputation de fournir des objets astronomiques "invisibles" (autrement). Pour éviter cela, il offre une plus grande transparence des méthodes, la publication des modèles utilisés, des normes d'analyse et la fixation d'une date d'expiration pour les événements qui ne sont pas validés de manière indépendante.
