Grand jour pour la communauté scientifique et les passionnés de l’espace. Les ondes gravitationnelles existent bel et bien ont annoncé plusieurs chercheurs internationaux lors d’une conférence de presse organisée ce jeudi 11 février à Washington. C’est la première fois qu’elles sont détectées, 100 ans après qu’Einstein a prédit leur existence.
Depuis plusieurs jours, des rumeurs circulaient provoquant l’excitation de tous les scientifiques. C’est maintenant officiel. Pour la première fois, des ondes gravitationnelles, des vibrations de l’espace-temps, ont été observées. Deux trous noirs qui tournaient l’un autour de l’autre en se rapprochant ont entraîné leur création. Il s’agit d’une découverte scientifique majeure pouvant révolutionner l’étude de l’espace. C‘est quoi, exactement, une onde gravitationnelle ? Pour sont-elles si importantes ?
La première detection d’#OndesGravitationnelles 100 ans après la prédiction d’Einstein! #EinsteinWasRight pic.twitter.com/yuz0TUdwRE
— EGO-Virgo (@ego_virgo) 11 Février 2016
Une heure ne dure pas toujours une heure : à l’origine de la relativité
L’histoire des ondes gravitationnelles commence il y a cent ans avec Albert Einstein. Cela nous est arrivé à tous : une heure parait interminable. Nous regardons notre montre avec l’impression que l’éternité s’est écoulée. En réalité l’aiguille n’a avancé que de cinq minutes. Eh bien, Albert Einstein devait s’ennuyer lui aussi et avait fait le même constat. Sa conclusion : le temps n’est pas fixe. En 1916, il écrit : « Il n’y a pas de temps universel et l’espace est une structure dynamique.» Les bases de la relativité générale sont posées.
A présent, il faut se rappeler qu’autour de nous, quatre forces fondamentales cohabitent : la force électromagnétique, l’interaction forte qui maintient les particules dans le noyau des atomes, l’interaction faible et la force gravitationnelle. C’est cette dernière qui nous permet de garder les pieds sur terre. Selon Einstein, elle est aussi responsable de distorsions du temps et de l’espace. Autrement dit, la force gravitationnelle entraîne une modification des espaces et change les distances entre deux points.
Les ondes gravitationnelles : des vibrations de l’espace-temps
Prenons l’exemple du caillou que l’on jette dans l’eau. Les ondes gravitationnelles sont les vagues qui se forment à la surface après le choc. A l’échelle de l’univers, on ne parle plus d’un petit choc comme celui d’un caillou dans l’eau mais plutôt de l’explosion d’une étoile, de sa transformation en trou noir ou encore de deux trous noirs en collision. L’univers est un grand lac et les vagues, ou les ondes, qui se créent au moment d’un choc déforment l’espace en se propageant au point de modifier les distances entre deux points.
Par exemple, deux étoiles se rencontrent :
Donc oui, on parle de forces titanesques, mais ce n’est pas pour autant que les vagues de l’espace sont faciles à repérer. Elles sont infimes, autour de 10 puissance -21 mètres. Personne n’avait donc encore réussi à les détecter.
La révolution de l’interféromètre : le seul à pouvoir sentir les ondes gravitationnelles
Voilà quarante ans que les astrophysiciens s’acharnent à prouver l’existence de ces ondes gravitationnelles. Pour cela, ils ont construit deux drôles d’engins, des interféromètres appelés le LIGO ( (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) aux Etats-Unis, et VIRGO en Europe. Ce sont leurs analyses conjointes qui ont été publiées le 11 février.
Pour comprendre comment ça fonctionne, il faut se rappeler que la vitesse de la lumière est constante. L’interféromètre est constitué de deux tunnels de 3 ou 4 kilomètres de long. A l’intérieur, circulent des lasers synchronisés entre eux. S’ils restent en phase, rien à signaler. Les lasers vont en même temps à la vitesse de la lumière. Mais si une onde gravitationnelle passe par là et déforme l’espace sur son passage, les lasers vont se désynchroniser.
Une nouvelle façon d’observer l’univers
Einstein a officiellement raison, et c’est une véritable révolution de l’astronomie. Interrogé avant la conférence de presse par le Celsalab, Luc Blanchet, astrophysicien de l’institut d’astrophysique de Paris explique : « Nous aurons ainsi une nouvelle façon d’observer l’univers ! Nous pourrons utiliser des outils qui utilisent les ondes gravitationnelles et plus uniquement la force électromagnétique». C’est alors, un nouveau champ d’étude qui s’ouvriront à eux : « Nous pourrons avancer dans l’étude de la cosmologie en étudiant de tous nouveaux objets. Cela nous permettra d’avancer sur la manière dont l’univers évolue, en étudiant par exemple les étoiles à neutrons ou les trous noirs» reprend le scientifique.
Comprendre ce que sont les trous noirs, cette force qui serait responsable de l’expansion même de notre univers permettra peut être, à terme, de remonter jusqu’à sa naissance même.
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— IN2P3 Les 2 infinis (@IN2P3_CNRS) 11 Février 2016
Cyrielle Cabot