Einstein avait raison : des scientifiques détectent les ondes gravitationnelles provoquées par la collision de deux trous noirs

Pour la troisième fois de l'Histoire, une onde gravitationnelle a été détectée grâce au dispositif LIGO et l'observation d'une collision entre deux trou-noirs. Une découverte importante pour la science, qui vient confirmer une prévision d'Albert Einstein, le père de la relativité générale. Mais d'abord, qu'est-ce qu'une onde gravitationnelle, et comment fonctionne le dispositif LIGO qui permet de les détecter?

Aurélien Barrau : Les ondes gravitationnelles sont de petites déformations de la géométrie qui se propagent à la vitesse de la lumière. Elles sont un peu analogues aux ondes électromagnétiques dont nous sommes coutumiers (celles que nous utilisons par exemple avec nos téléphones portables) mais la différence majeure est qu’ici il ne s’agit pas d’ondes se déplaçant dans l’espace mais d’ondes d’espace ! C’est l’espace lui-même qui vibre. Comme l’espace est un milieu très "rigide", elles sont d’une amplitude infime et c’est pourquoi il est très difficile de les observer. Pour en produire de manière significative, il faut des phénomènes astrophysiques extrêmes et catastrophiques comme deux trous noirs tournant l’un autour de l’autre. Ce sont d’ailleurs les stades ultimes de cette spirale affolante qui nous sont ainsi accessibles.

Quels sont les points importants de la théorie de la relativité générale que viennent confirmer ces ondes gravitationnels? Qu'a-t-on appris de nouveau? 

Aurélien Barrau : La théorie de la relativité générale d’Einstein est magnifique et très cohérente. Elle décrit l’expansion de l’Univers et les astres extrêmes avec brio. Néanmoins ce n’est pas une théorie « définitive » et c’est la raison pour laquelle des modèles plus complexes ou plus généraux sont également étudiés. Jusqu’à maintenant les observations menées avec les ondes gravitationnelles n’ont révélé aucun indice en faveur de ces nouvelles théories : la relativité générale fonctionne parfaitement ! Autrement dit, à ce stade, aune trace de physique exotique mais de nouvelles indication en faveur de la robustesse de notre théorie dominante. En un sens c’est presque décevant, mais cela permet au moins de l’utiliser en toute tranquillité.

Nous avons, jusqu'ici, observer des ondes gravitationnelles issues d'astres que l'on était capable d'identifier : des systèmes binaires, des pulsars, des trous noirs. Mais quelles seraient les possibilités de découvertes, à la fois astronomique, mais également physique, grâce à l'étude de ces ondes ?

Aurélien Barrau : Ce qui est beau avec les découvertes scientifiques est précisément qu’elles sont souvent inattendues ! Nous sommes en train d’ouvrir une nouvelle fenêtre sur l’Univers et je parie que nous aurons des surprises colossales ! Pas au niveau de la théorie de la gravitation elle-même, qui est bien maitrisée comme nous le disions précédemment, mais au niveau des objets astrophysiques qui se trouvent dans le Cosmos. Ce qu’il est déjà possible de dire est que la fréquence des coalescences de trous noirs est plus élevée que prévue. Et les masses mesurées ne sont pas celle attendues. Les manières dont ils tournent sont également parfois surprenantes. Tout cela renouvelle notre vision des objets fascinants et pose même des questions fondamentales : se pourrait-il que les trous noir contribuent en fait substantiellement à la très énigmatique matière sombre qui constitue l’essentielle de la masse de l’Univers ?