C’est une première ! Une onde gravitationnelle telle qu’elle avait été prédite par Albert Einstein il y a plus de 100 ans a été détectée et validée ! La validation de ces vibrations de l’espace-temps représente plus d’un demi-siècle d’efforts, et voici maintenant qu’ils portent leurs fruits. Cette découverte extraordinaire valide donc l’une des prédictions d’Einstein !

Cela faisait quelques mois que des rumeurs se répendaient sur les réseaux sociaux depuis que les chercheurs travaillant avec l’interféromètre LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ont aperçu le signal caractérisant une onde gravitationnelle. Pour être plus précis, les physiciens du LIGO ont pu directement observer deux trous noirs fusionnant l’un avec l’autre !

Aujourd’hui, l’information a été confirmée ! Les deux trous noirs aperçus font respectivement 29 et 36 masses solaires. Ceux-ci, toujours en constante rotation sont alors entrés en contact juste avant de fusionner, ce qui a provoqué des vagues à travers l’espace, appelées ondes gravitationnelles et dont l’existence, prédite par Einstein, n’avaient encore jamais été détectée de manière directe jusqu’à ce jour. La découverte validée, il s’agit donc d’une première mondiale, une observation inédite venant encore une fois confirmer la vision et les théories du célèbre physicien.

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Les ondes gravitationnelles ont pu être détectées grâce à la fusion de deux trous noirs ! Crédits : NASA

« Cette avancée marque la naissance d’un domaine de l’astrophysique entièrement nouveau, comparable au moment où Galilée a pointé pour la première fois son télescope vers le ciel au XVIIe siècle » a exprimé France Cordova, directrice de la Fondation nationale américaine des sciences (National Science Foundation), qui finance le laboratoire Ligo.

La fusion des deux géants de 29 et 36 masses solaires a donné naissance à un gigantesque bébé en pesant 62. Oui, l’équivalent de 3 masses solaires ont été perdues, car converties en énergie. C’est cette énergie qui est alors à l’origine des ondes gravitationnelles. En effet, petit rappel, la théorie de la relativité générale d’Einstein nous dit que sous certaines conditions, la masse représentée par un corps peut se convertir en énergie, et que celle-ci est alors égale à E=mc^2, avec « c » la vitesse de la lumière (300’000 km/s). Dans tous les cas, cette découverte, dans toute sa splendeur et sa précision, se pourrait bel et bien se voir décerner le prochain prix Nobel de Physique. Nous ne serons donc pas étonnés d’entendre une telle annonce dès octobre prochain.

Ce qui est certain, c’est que cette découverte est plus qu’entousiasmante pour le domaine de la physique et très prometteuse pour l’astrophysique et l’astronomie !

 

L’instrument LIGO, un bijou technologique au défi de la détection infinitésimale

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Installation de nouveaux composants au sein de l’instrument LIGO à Livington, Louisiane. Crédit : Caltech/MIT/LIGO Lab

LIGO se compose de deux instruments optiques titanesques appelés « interféromètres ». Par son biais, les physiciens recherchent à détecter un étirement infinitésimal de l’espace-temps qui serait causé par le passage d’une onde gravitationnelle. Comme son rival Franco-italien VIRGO, l’interféromètre LIGO est composé de bras laser faisant plusieurs kilomètres et qui devrait varier de quelques fractions de millionième de milliardième de millimètre lors de la détection d’ondes gravitationnelles, qui provoquent la déformation de l’espace-temps et ce, suite à la fusion de géants galactiques tels que les trous noirs. Du moins, c’est ce qu’avait prédit Einstein il y’a bien des décennies. Selon lui, la fusion entre deux objects célèstes possédant de telles propriétés provoquent un choc tel qu’ils en feraient vibrer l’espace tout entier et seraient par conséquence détectables même depuis notre Terre. À savoir, le LIGO et le VIRGO ont récemment été dotés d’instruments de mesure plus performants.

 

Vers la compréhension des trous noirs

La compréhension de ces vagues gravitationnelles nous transporte tout droit vers l’évolution de notre compréhension des trous noirs. Il est également possible d’obtenir des signaux en provenance d’autres corps super-massifs tels que les étoiles à neutrons, bien que les premières applications soient destinées aux trous noirs étant donné que ceux-ci n’émettent pas de lumière, car même la lumière ne parvient pas à s’échapper de ces géants affamés. Ils ne sont donc pas observables pour le moment. David Shoemaker, directeur de recherche du LIGO laboratory (Louisiane), nous rappelle que notre compréhension de la croissance des trous noirs massifs, se situant au centre des galaxies, est un sujet comportant encore quelques mystères et qui en dit long sur certains phénomènes physiques liés aux galaxies. De ce fait, «les ondes gravitationnelles peuvent aider à expliquer leur formation», déclare-t-il .

 

Création du Big Bang

La détection des ondes gravitationnelles, qui voyagent à travers l’espace sans perturbations pendant des milliards d’années, rend possible l’étude de phénomènes s’étant déroulés il y’a fort longtemps. En théorie, il serait possible de remonter jusqu’aux premiers instants du Big Bang !

Pour parler histoire, une preuve indirecte de l’existence des ondes gravitationnelles remonte à une découverte datant de 1974. Un pulsar et une étoile à neutron tournant l’un autour de l’autre à très grande vitesse. Les deux physiciens à l’origine de cette découverte sont Joseph Taylor et Russel Hulse, tous deux ayant décroché le prix Nobel de physique 19 ans plus tard (1993).

Tel était le défi auquel les physiciens se sont attelés depuis maintenant un demi-siècle, la détection de ces ondes. Et c’est lorsque l’on combine connaissances, persévérance et nouvelles technologies que l’on parvient à réaliser de telles découvertes, faisant ainsi avancer la science à grands pas.

Source : Sciencemag
Crédits image titre : Image de fond issue d’une simulation numérique du Max Planck Institute for gravitational physics.

 

Une réponse

  1. Taoufik

    Est ce que ces ondes ont elles responsable à l’élalargissement ou bien la restriction de l’espace temps?

    Répondre

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