Il y a environ 1,3 milliard d’années, dans une galaxie lointain, loin, deux trous noirs massifs ont heurté violemment, provoquant des ondulations dans le tissu de l’espace-temps. Ces ondulations, appelées ondes gravitationnelles, ont traversé la Terre le 14 septembre 2015. Et pour la première fois, les humains savaient qu’ils étaient arrivés.
La théorie générale de la relativité d’Albert Einstein avait prédit des ondes gravitationnelles un siècle plus tôt, mais ce n’est que lorsque l’Observatoire des ondes gravitationnelles à laser (LIGO) a été construit au début du XXIe siècle qu’il y avait une chance de les constater.
LIGO a trouvé cette preuve. Et encore, trois mois plus tard. Et encore en janvier dernier. Et encore en août. Chacune des quatre détections d’ondes gravitationnelles a ajouté un soutien supplémentaire à la théorie d’Einstein, en veillant à ce que l’équipe LIGO fasse tomber dans l’histoire.
Mardi, cet héritage a été gravé en or, alors que l’Académie royale suédoise des scientifiques a décerné aux architectes LIGO Rainer Weiss, Kip Thorne et Barry Barish le Prix Nobel 2017 en physique pour leur conception, la construction et l’utilisation de LIGO.
Mais ces quatre premières détections et l’honneur accordé aux scientifiques ne sont que le début. Le succès de LIGO signale le début d’un nouveau type d’astronomie.
« Cela ouvre une nouvelle fenêtre sur l’univers », explique Saul Teukolsky, un astrophysicien théorique à l’Université Cornell à Ithaca, N.Y. « Et chaque fois qu’une nouvelle fenêtre s’est ouverte, nous avons fait des découvertes incroyables ».
Jusqu’à présent, les astronomes se sont largement appuyés sur le rayonnement électromagnétique pour observer l’univers. Les objets émettent des ondes électromagnétiques sur un large spectre, certains visibles à l’œil humain comme légers, mais tous détectables par les télescopes actuellement utilisés sur Terre ou en orbite.
Mais les ondes gravitationnelles permettent aux astronomes de regarder l’univers d’une manière complètement différente: par le mouvement.
« Tout génère des ondes gravitationnelles. Vous et moi produisons des ondes gravitationnelles en ouvrant la bouche et en parlant. Chaque fois que les choses se déplacent, des ondes gravitationnelles sont générées », explique Lawrence Krauss, physicien théorique et cosmologue de l’Arizona State University.
Tout comme les rayonnements électromagnétiques peuvent se déplacer dans un spectre de longueurs d’onde, ce sont ces ondulations gravitationnelles. Au cours des siècles de construction de télescopes, les astronomes ont perfectionné leur capacité à observer l’univers à travers ce spectre électromagnétique, des ondes radio aux rayons gamma. Et maintenant, les astronomes aspirent à construire des détecteurs de meilleure qualité et mieux capables de capturer toute la gamme des ondes gravitationnelles.
« C’est un tout nouveau type d’astronomie », déclare Manuela Campanelli, directrice du Centre de Relativité et de Gravitation de Rochester Institute of Technology, à Rochester, N.Y.
Et l’incorporation d’observations d’ondes gravitationnelles avec des données issues de techniques existantes pourrait révolutionner l’astronomie.
L’astronomie multi messager, comme on le sait, offre aux astronomes des idées sur les événements cosmiques remontant au début de l’univers. En combinant les données des rayonnements électromagnétiques, des ondes gravitationnelles, des neutrinos et des rayons cosmiques, les scientifiques peuvent assembler des images détaillées des collisions de trous noirs, des étoiles neutroniques et d’autres objets massifs.
« Il existe une possibilité d’apprendre beaucoup de choses sur ces sources », déclare le Dr Campanelli, « parce que maintenant, vous avez beaucoup de moyens indépendants pour extraire des informations ».
Les spectaculaires feux d’artifice des étoiles de neutrons en collision, par exemple, peuvent actuellement être observés dans les longueurs d’ondes électromagnétiques, de sorte que les scientifiques connaissent un peu ce qu’ils font, dit le professeur Teukolsky. Mais comment ils fonctionnent, la physique nucléaire des étoiles à neutrons, n’a pas encore été déterminée. Et les ondes gravitationnelles pourraient être en mesure d’ajouter cette information clé.
C’est parce que les ondes gravitationnelles, contrairement aux ondes électromagnétiques, ne sont pas absorbées par d’autres objets lorsqu’elles traversent l’univers, explique Teukolsky. Ainsi, avec des ondes gravitationnelles, il dit: «nous sommes en mesure de voir les choses au fond de ces explosions violentes qui se déroulent».
Les astronomes espèrent répondre à des questions sur la physique de base, la physique nucléaire et les phénomènes continus à l’aide d’ondes gravitationnelles propagant des collisions d’objets massifs tels que les trous noirs aux ondulations subtiles du mouvement régulier dans l’univers. Et, peut-être, les ondes gravitationnelles porteront les réponses des astronomes aux questions sur les origines de l’univers lui-même.
Certaines des découvertes qui se posent pourraient même être insondables pour les astronomes maintenant.
« Ce n’est que le début d’une toute nouvelle vague d’astronomie », a déclaré le Dr Krauss. « Je ne peux pas penser à un autre moment quand nous avons ouvert cette vaste nouvelle fenêtre et nous n’avons pas été surpris. Quoi d’autre crée des ondes gravitationnelles? Quels autres événements cataclysmiques sont présents dans l’univers que nous pourrions observer? Qui sait? C’est la grande chose à propos des découvertes: ce sont des découvertes. »
La Source: http://bit.ly/2hMm83F
