Les scientifiques détectent plus d’ondes gravitationnelles venues des tréfonds de l’univers que jamais auparavant

Atlantico.fr : Pour rappel, qu’est-ce qu’une onde gravitationnelle ?

Olivier Sanguy : Il s’agit d’une déformation de l’espace-temps qui résulte de l’accélération d’une masse et qui se propage à la vitesse de la lumière. La théorie de la relativité d’Einstein induit en elle-même de telles ondes. On représente souvent l’effet de la gravitation sur l’espace-temps avec l’exemple d’une boule de billard posée sur un drap tendu. Le creux nous permet en effet de visualiser la courbure de l’espace-temps (le drap) qui résulte de la masse d’une planète (la boule de billard). Les ondes gravitationnelles seraient alors des ondes qui parcourraient le drap en faisant bouger la boule de billard à la façon des vaguelettes qu’on produit en remuant avec le doigt la surface d’une étendue d’eau. Albert Einstein n’était pas totalement certain que de telles ondes puissent exister. Puis la communauté scientifique a en grande majorité conclu qu’elles étaient réelles, mais extrêmement difficiles à détecter, car la déformation de l’espace-temps en jeu est de l’ordre du millième de la taille d’un atome ! En 2015, mais confirmé l’année suivante, le détecteur d’ondes gravitationnelles LIGO aux États-Unis a détecté des ondes gravitationnelles émises par la collision de deux trous noirs. Au passage, notez qu’il a fallu un événement extrêmement énergétique, la fusion de deux trous noirs, pour qu’on parvienne enfin à percevoir des ondes gravitationnelles.

Les scientifiques du projet LIGO (Washington) et Virgo (Pise) observent de plus en plus d’ondes gravitationnelles. Pourquoi ? Est-ce une explication purement scientifique due à l’évolution des technologies d’étude ou à une intensification de ce phénomène ?

Clairement c’est grâce à l’évolution des technologies de détection. LIGO et Virgo sont des outils aussi extraordinaires que très difficiles à faire fonctionner. La montée de la détection des ondes gravitationnelles montre tout simplement, si on peut employer le terme simplement, que scientifiques et techniciens maîtrisent de mieux en mieux leur outil. À cela s’ajoutent des détecteurs plus sensibles. Donc, pour résumer, il n’y a pas plus de phénomènes qui produisent des ondes gravitationnelles, en revanche, on sait désormais mieux les détecter. Pour encore plus progresser, on envisage à l’avenir de placer des détecteurs d’ondes gravitationnelles dans l’espace où ils subiront nettement moins d’interférences que sur Terre. L’Agence Spatiale Européenne (ESA) travaille d’ailleurs sur ce sujet.

La multiplication des observations d’ondes gravitationnelles peut-elle amener à des découvertes nouvelles ? Quels enseignements la science peut-elle en tirer ?

L’observation des ondes gravitationnelles ouvre une nouvelle façon de voir l’univers. Les débuts de l’astronomie reposaient sur notre vision, tout d’abord à l’œil nu, puis avec des lunettes et des télescopes. Les astronomes notaient et dessinaient leurs observations ! Puis la photographie est arrivée permettant de montrer des objets trop faibles pour être perçus par l’œil humain. Ensuite, la technologie nous a permis de mesurer des longueurs d’onde que nos sens ne perçoivent pas comme l’infrarouge, l’ultraviolet, les ondes radio, les rayonnements X ou gamma, etc. À chaque fois, ces parties du spectre électromagnétique qui nous échappent sans instruments apportent des informations supplémentaires sur l’univers et les phénomènes qui le régissent. Par exemple, lorsqu’on observe le Soleil dan l’ultraviolet, on saisit des informations qu’on ne pas obtenir dans le classique spectre visible. L’astronomie des ondes gravitationnelles s’annonce donc comme une révolution potentielle très importante. Les trous noirs, les supernovae ou les étoiles à neutrons sont des objets dont l’étude pourrait fortement progresser grâce aux ondes gravitationnelles qu’ils produisent. Surtout, les ondes gravitationnelles interagissent très peu avec la matière. Cela signifie que des ondes gravitationnelles générées au début de notre cosmos, lors du Big Bang ou peu après, lors de sa phase dite d’inflation par exemple, nous parviennent très peu altérées. Elles véhiculent donc des informations quasiment inchangées sur cette époque et donc essentielles pour faire avancer la cosmologie.