Les ondes gravitationnelles sur le podium de la Science

Les ondes gravitationnelles sur le podium de la Science

Vous n’avez pas pu louper la nouvelle : le 11 février 2016, la communauté scientifique a annoncé officiellement la première détection d’ondes gravitationnelles, cent ans après leur prédiction. C’est beau n’est-ce pas ?! 

Une onde gravitationnelle ?

C’est une onde générée par le déplacement d’une masse dans l’Univers, par exemple lors du rapprochement de deux trous noirs. Elle se propagerait telle une vague à travers l’espace tout entier jusqu’à la Terre, en faisant varier les distances (en les allongeant ou les réduisant très légèrement). Bref, les ondes gravitationnelles compriment et dilatent l’espace-temps (contenant élastique, pouvant onduler comme une surface d’eau perturbée par le lancer de caillou) à la vitesse de la lumière.

Prédites par Einstein en 1915, telles que les trous noirs d’ailleurs (relativité générale induisant leur existence théorique), ces ondes ont déjà été repérées indirectement (ce qui distingue de la détection) via des mesures d’effets indirects : la rotation de deux pulsars détectés en 1974 qui se tournaient autour s’accélérait à cause de l’émission d’ondes gravitationnelles entre ces deux objets.

Et un trou noir, c’est quoi ?

Un trou noir est un objet céleste si compact que l’intensité de son champ gravitationnel empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper. Il porte bien son nom. Un trou noir peut se former à la suite de l’effondrement gravitationnel d’une étoile massive (i.e 3.2 fois la masse du soleil), on parle de trou noir stellaire. Au centre des galaxies les trous noirs possèdent une masse bien plus importante pouvant atteindre plusieurs milliards de fois celle du Soleil ; on parle alors de trou noir supermassif (ou galactique). Entre ces deux échelles de masse, il existerait des trous noirs intermédiaires avec une masse de quelques milliers de masses solaires. D’autres, de masse bien plus faible, formés au début de l’histoire de l’Univers, peu après le Big Bang, sont aussi envisagés et sont appelés trous noirs primordiaux.

2015 : première détection de 2 trous noirs en collision et d’ondes gravitationnelles

Déjà en septembre 2015, des bruits de couloirs. Et puis depuis le début de cette semaine le monde trépignait en attendant la conférence de presse annoncée pour le 11 février 2016, qui pourrait annoncer la première détection d’ondes gravitationnelles par les instruments LIGO et VIRGO (interféromètres américain et européen). Un siècle après la prédiction d’Einstein, rumeur, hasard ?

Et puis à 16h14 : un tweet. Une assistance de recherche de l’université de Maryland ayant un bureau à la NASA partage au monde entier la nouvelle. Bye bye embargo.

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Bon, ça, c’est pour l’anecdote. Comme vous le savez, les scientifiques ont alors annoncé la première détection d’ondes gravitationnelles suite à une collision de deux trous noirs. Double coup de maître. En effet, pour la première fois, des instruments, consistant à détecter d’infimes variations de distances engendrées par la déformation de la Terre au passage d’une onde gravitationnelles, ont pu repérer des phénomènes à plus d’un milliard d’années-lumière de notre planète.

Une publication dans Physical Review Letters (Abbott et al.) produite grâce à une énorme collaboration de professionnels, annonce la détection du 14 septembre 2015 de ces ondes provoquées par la collision de deux trous noirs d’une masse individuelle moyenne de 30 masses solaires. Ils auraient fusionné aux 2/3 de la vitesse de la lumière (200 000 km par seconde), entraînant donc l’émission de cette onde de choc et l’altération de l’espace-temps.

Bref, ce n’était pas une rumeur mais une très belle découverte. Les ondes gravitationnelles vont désormais permettre aux chercheurs d’étudier des événements extrêmes et de remonter encore plus loin dans l’histoire de l’Univers.

Marion Guillaumin

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