L’histoire de Virgo est un cas exemplaire : le concept de Virgo a été pensé en 1987 par ses deux pères fondateurs, l’Italien Adalberto Giazotto et le Français Alain Brillet, et a été soumis en 1989 aux agences de financement. Il a été approuvé par le CNRS et l’INFN en 1993-1994, et la construction a commencé en 1997. EGO a été fondé le 11 décembre 2000. L’inauguration et la mise en service ont commencé en 2003 et les observations scientifiques (appelées runs) en 2007. Entre-temps, le laboratoire néerlandais NIKHEF a également rejoint le consortium en 2006 en tant qu’observateur et un accord a été signé en 2007 pour une exploitation commune de Virgo et des détecteurs LIGO aux États-Unis, en tant que “machine unique”. La mise à niveau de la machine en “Advanced Virgo” a été approuvée en 2009 et a été mise en œuvre jusqu’en 2017 pour la première étape.

Les ondes gravitationnelles sont une conséquence de la théorie de la relativité générale (Albert Einstein, 1916) et sont des ondulations dans le tissu de l’espace-temps qui se propagent à la vitesse de la lumière et sont produites lorsque d’énormes masses sont accélérées ou déformées. Cela se produit dans de nombreux scénarios astrophysiques, notamment lors de la fusion de trous noirs et/ou d’étoiles à neutrons ou lors de l’explosion de supernovas. Les ondes gravitationnelles sont complètement différentes de la lumière, le principal “messager” utilisé jusqu’à présent pour étudier l’Univers.

Avec la première détection d’ondes gravitationnelles provenant de la fusion de deux trous noirs à 1,4 milliard d’années-lumière, par les collaborations LIGO et Virgo en septembre 2015, une nouvelle fenêtre sur l’Univers a été ouverte, permettant de sonder des phénomènes extrêmes induits par la gravité.

Cette détection, annoncée en 2016, a été récompensée “presque immédiatement” par le prix Nobel de physique 2017 décerné à R. Weiss, K. Thorn et B. Barish.

En août 2017, Virgo a achevé sa mise à niveau et est entré dans le réseau avec une sensibilité légèrement inférieure à celle des détecteurs américains. Néanmoins, deux semaines plus tard, le 14 août, les interféromètres Advanced Virgo et Advanced LIGO ont détecté un signal GW provenant de la coalescence de deux trous noirs de masse stellaire. Le fait que les trois interféromètres aient détecté le signal a permis d’identifier par triangulation la région du ciel où l’événement s’est produit avec une précision sans précédent. Cette détection a inauguré l’ère de l’astronomie des ondes gravitationnelles.

Trois jours plus tard, le 17 août 2017, la première fusion d’étoiles à neutrons observée en coïncidence dans les détecteurs LIGO et Virgo a déclenché quelques heures après l’enregistrement de l’événement une campagne de suivi avec une centaine d’observatoires dans le monde entier détectant des signaux utilisant des messagers allant des photons de haute énergie à la lumière visible et aux ondes radio. L’observation concomitante de la fusion en ondes électromagnétiques et gravitationnelles a été appelée l’aube de l’astronomie multi-messagers avec les ondes gravitationnelles.

Pour cette détection, Virgo a été désigné comme un instrument historique par l’Institut mondial des ingénieurs électriciens et électroniciens (IEEE), et une cérémonie d’inauguration aura lieu en 2020. Virgo rejoint ainsi les réalisations de Benjamin Franklin, Volta, Marconi et d’autres.

Fin 2018, un catalogue contenant 10 coalescences de trous noirs binaires a été publié. Au cours de la période d’observation débutée en avril 2019 et suspendue en avril 2020, 56 alarmes de coalescences binaires impliquant des trous noirs et des étoiles à neutrons , en cours de publication. Ces signaux et d’autres, y compris des signaux non détectés jusqu’à présent, par exemple l’émission continue d’ondes gravitationnelles à partir de sources cosmiques, d’explosions de supernova et d’autres événements cosmologiques, sont en train de révolutionner la science fondamentale en développant des synergies avec la cosmologie, la physique des particules, la physique nucléaire, la physique des astroparticules et l’astrophysique.

C’est pourquoi la détection des ondes gravitationnelles a été qualifiée à juste titre de révolution scientifique comparable à celle de Galilée pointant son télescope vers le ciel.

Les débuts historiques de Virgo:

• A. Giazotto, “Interferometric detection of gravitational waves”(Pysics Report, 1989)
• A. Brillet, A. Giazotto et al.,“VIRGO Proposal for the construction of a large interferometric detector of gravitational waves”(1989)
• A. Brillet, A. Giazotto et al.,“VIRGO Final Concept Design”(1992)