Le 5 mars 2026, le consortium LIGO-Virgo-KAGRA publie le catalogue GWTC-4.0 dans les ApJ Letters. 218 candidats de fusions cosmiques détectés par ondes gravitationnelles. En 2015, on en avait zéro.
Dix ans. De la première secousse captée par deux tunnels de 4 km dans le vide à un catalogue qui double tous les deux ou trois runs d'observation. Je me suis posé hier soir devant le poster publié par l'APOD (la grille des 218 événements) et j'ai passé un moment à compter les points. Chaque point, c'est deux objets compacts qui se sont percutés quelque part dans l'univers, et dont la vibration a traversé des centaines de mégaparsecs pour faire bouger un miroir de quelques fractions de proton.
14 septembre 2015, le signal qui a tout lancé, mais pourquoi ce jour-là ?#
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GW150914. Deux trous noirs, 36 et 29 masses solaires, qui fusionnent à 1,3 milliard d'années-lumière. Le signal dure moins d'une seconde dans la bande audible des détecteurs. LIGO Hanford et LIGO Livingston le captent à 7 millisecondes d'écart. La relativité générale d'Einstein, un siècle après sa publication, est confirmée de la manière la plus directe possible : on entend l'espace-temps vibrer.
Le truc qui me frappe encore aujourd'hui, c'est que le signal était tellement propre que l'équipe a d'abord cru à une injection de test. Ils ont mis des mois à vérifier avant d'annoncer en février 2016.
O1 à O3, comment passer de zéro détection à 90 en six ans ?#
Les trois premières campagnes d'observation (O1, O2, O3) couvrent la période 2015-2020. 90 événements confirmés. La majorité, ce sont des fusions de trous noirs binaires (BBH), parce que les systèmes plus massifs émettent un signal plus fort, détectable à plus grande distance. Quelques fusions d'étoiles à neutrons aussi, dont la célèbre GW170817 qui a déclenché une alerte multi-messagers avec contrepartie électromagnétique.
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À chaque run, les détecteurs gagnent en sensibilité. Les miroirs sont mieux isolés, les lasers plus stables, le traitement du signal plus fin. Le taux de détection grimpe.
O4, le run qui a tout changé, vraiment ?#
O4 démarre le 24 mai 2023. Il se découpe en trois phases. O4a court jusqu'au 16 janvier 2024. O4b reprend le 10 avril 2024 et se termine le 28 janvier 2025. O4c enchaîne jusqu'au 18 novembre 2025.
Pour la première fois, KAGRA (le détecteur japonais, installé sous le mont Ikeno) collecte des données avec LIGO et Virgo pendant les quatre premières semaines d'O4a. La sensibilité du réseau pour les fusions d'étoiles à neutrons binaires atteint environ 160 Mpc, contre 134 Mpc lors d'O3.
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Résultat brut d'O4a seul : 128 candidats avec une probabilité astrophysique supérieure ou égale à 0,5. Parmi eux, 86 passent le seuil de taux de fausse alarme inférieur à un par an. En temps réel sur tout O4, les alertes publiques ont signalé environ 250 candidats.
J'avoue que je m'attendais à un doublement, pas plus. Le fait que O4a seul dépasse le total cumulé de O1 à O3, ça m'a surpris. La courbe d'accumulation n'est pas linéaire : elle accélère.
GW231123, la fusion la plus massive jamais vue, et ses conséquences ?#
Parmi les 218 événements du catalogue, un sort du lot. GW231123, détecté le 23 novembre 2023 pendant O4a. Deux trous noirs de 137 et 101 masses solaires (avec des barres d'erreur, évidemment : +22/-17 pour le premier, +20/-52 pour le second). Le résidu fait environ 225 masses solaires.
Le record précédent, c'était GW190521, à 142 masses solaires pour le résidu. GW231123 l'éclate. Et les spins mesurés sont les plus élevés jamais enregistrés pour une fusion BBH : 0,9 pour la composante primaire, 0,8 pour la secondaire.
Ce qui est intéressant avec cet événement, c'est le redshift : z = 0,39 (+0,27/-0,25), soit une distance de 0,7 à 4,1 Gpc. On parle de trous noirs qui existaient quand l'univers avait entre 60 et 90 % de son âge actuel. La question de leur formation (dynamique dans un amas dense ? fusion hiérarchique ? reliquat stellaire direct ?) reste ouverte. Pas de réponse nette pour l'instant.
Le mass gap, qu'y a-t-il réellement dans cette zone interdite ?#
O4 a aussi livré deux fusions étoile à neutrons-trou noir (NSBH) : GW230518 (détecté lors du run d'ingénierie précédant O4a) et GW230529. Ce dernier est particulièrement intéressant. Ses composantes : un objet compact de 1,4 masse solaire et un trou noir de 3,6 masses solaires. L'objet secondaire tombe pile dans le "mass gap", cette zone entre 2 et 5 masses solaires où on ne sait pas bien si on a affaire à une étoile à neutrons lourde ou un trou noir léger.
C'est le genre de détection qui complique la vie des modélisateurs, et tant mieux. Plus les données cassent les catégories nettes, plus on apprend. Les missions comme IXPE qui observe les supernovae en rayons X ou XRISM qui mesure les vents galactiques apportent des pièces complémentaires au puzzle ; les ondes gravitationnelles ne racontent qu'une partie de l'histoire.
La constante de Hubble vue par les sirènes noires, qui gagne entre LIGO et Planck ?#
Un résultat secondaire du catalogue GWTC-4 : l'estimation de la constante de Hubble (H0) par la méthode dite des "dark sirens". Sans contrepartie électromagnétique, on utilise la distribution statistique des galaxies hôtes possibles pour contraindre la distance. Résultat : 76,6 km/s/Mpc, avec des barres d'erreur encore larges (+13,0/-9,5). C'est compatible avec les mesures par supernovae Ia (environ 73) et avec celles du CMB par Planck (environ 67), ce qui veut dire que ça ne tranche pas encore la tension de Hubble.
Bon, je ne suis pas sûr que les ondes gravitationnelles règleront ce débat de sitôt. Les barres d'erreur se resserrent à chaque catalogue, c'est vrai, mais on est encore loin de la précision nécessaire pour départager les deux camps. C'est peut-être O5, avec sa sensibilité accrue, qui fera bouger les lignes.
Que nous apprennent vraiment 218 événements (et qu'oublient-ils) ?#
La masse totale du catalogue penche très lourdement vers les BBH. Les fusions impliquant au moins une étoile à neutrons restent rares, pas parce qu'elles n'existent pas, mais parce que le signal est plus faible et que la portée des détecteurs chute vite. La physique qu'on extrait (populations de masses, distributions de spins, taux de fusion par volume comobile) affine les modèles d'évolution stellaire et de dynamique des amas. Chaque détection est un point de donnée. 218 points, ça commence à faire une statistique.
Mais il manque encore des morceaux. Pas de fusion BNS avec contrepartie électromagnétique confirmée depuis GW170817. Pas de signal d'onde gravitationnelle continue (étoile à neutrons en rotation). Pas de fond stochastique détecté. Les découvertes de systèmes exoplanétaires atypiques montrent que l'univers a le chic pour produire des objets qu'on n'avait pas prévus ; pas de raison que les ondes gravitationnelles fassent exception.
Sources#
- LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration, "GWTC-4.0", ApJ Letters, 5 mars 2026 (ArXiv 2508.18082v1)
- Caltech, "Gravitational-Wave Observatories Release New Catalog of Detections" (caltech.edu)
- LIGO Lab, annonce fin O4, 18 novembre 2025 (ligo.caltech.edu)
- LIGO Lab, "GW231123: Most Massive Merger", 15 juillet 2025 (ligo.caltech.edu)
- NASA APOD, 26 mars 2026, "GWTC-4 Events Poster" (apod.nasa.gov)
- Northwestern University, "Gravitational-wave detections double with new catalog", mars 2026 (news.northwestern.edu)
O5 est prévu pour 2027. Si la courbe continue, on pourrait dépasser les 500 événements avant 2030. Le catalogue grossit plus vite que notre capacité à tout analyser. C'est un bon problème à avoir.
