Les scientifiques des collaborations LIGO et Virgo ont confirmé la détection des ondes gravitationnelles, prédites il y a un siècle par Albert Einstein.
Jeudi, après plus de 25 ans de recherche, les physiciens de LIGO ont détecté pour la première fois une onde gravitationnelle. Ce jalon marque l'histoire de la physique, valide une nouvelle fois la relativité générale d'Einstein et ouvre une fenêtre inédite sur l'univers.
David Reitze, directeur de l'Observatoire LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), a annoncé : « Nous les avons. Nous avons détecté ces ondes gravitationnelles. » Applaudissements immédiats dans la salle de presse. Les rumeurs circulaient depuis une semaine, mais cette découverte est pionnière.
L'onde provient de la collision et fusion de deux trous noirs, distants de 1,3 milliard d'années-lumière. Ce « mariage cosmique » a généré des perturbations dans l'espace-temps suffisamment intenses pour être captées sur Terre.
L'article de 1916 d'Albert Einstein prédisant les ondes gravitationnelles.
La détection a eu lieu le 14 septembre 2015 à 22h51 (heure belge), simultanément aux sites de Hanford (Washington) et Livingston (Louisiane). Gabriela González, porte-parole de LIGO, a expliqué : « La simultanéité exclut toute perturbation locale grâce à la distance entre les détecteurs. »
Les interféromètres LIGO mesurent les infimes déformations de l'espace-temps. L'équipe internationale a filtré toutes les vibrations parasites. González précise : « Le 14 septembre, nous avons mesuré un étirement de l'espace équivalent à un millième du diamètre d'un proton. »
Les deux trous noirs orbitent puis fusionnent en un trou noir supermassif.
Le signal, d'une durée de 0,2 seconde, a été converti en son audible. « Nous entendons la fusion de deux trous noirs survenue il y a 1,3 milliard d'années », note González. Le profil du signal correspond précisément aux prédictions des équations d'Einstein : trous noirs de 29 et 36 masses solaires fusionnant en un de 62 masses solaires, libérant l'équivalent de 3 soleils en ondes gravitationnelles. L'événement s'est produit dans le ciel austral, près du Petit Nuage de Magellan.
Les ondes gravitationnelles révèlent les secrets des régions opaques à la lumière. © NASA
Ce « chirp » sonore souligne l'essor de l'astronomie gravitationnelle, complémentaire à l'astronomie électromagnétique. Kip Thorne, co-fondateur de LIGO (Caltech), déclare : « Les ondes gravitationnelles ouvrent une nouvelle fenêtre sur l'univers. »
Le signal sonore de la fusion cosmique.
Gijs Nelemans (KU Leuven), impliqué dans l'analyse, ajoute : « C'est le début d'une nouvelle ère. Nous observerons les objets extrêmes comme jamais auparavant. » Les ondes gravitationnelles sondent la matière noire et les zones invisibles à la lumière.
À la recherche des ondes gravitationnelles : sur Terre…
Les détecteurs LIGO et Virgo sont des interféromètres en forme de L, avec des bras de 4 km (LIGO) ou 3 km (Virgo). Un laser est divisé, réfléchi par des miroirs et recombiné : toute onde gravitationnelle perturbe l'interférence, produisant un signal lumineux.
Le détecteur LIGO à Hanford.
Le détecteur LIGO à Livingston.
Le détecteur Virgo à Pise.
… et dans l'espace
L'ESA prépare LISA (Laser Interferometer Space Antenna), trois satellites espacés de 2,5 millions de km chacun, pour 2034. Sans perturbations terrestres, il détectera des ondes plus faibles.
Perspectives futures
Le Télescope Einstein, observatoire souterrain, est en étude. Sa sensibilité accrue permettra des milliers de détections annuelles. Le sud du Limbourg (Pays-Bas) est un site candidat idéal.
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