News / Brèves
Space / Espace
Back to previous selection / Retour à la sélection précédente

Jean-Pierre Luminet : Qu’est-ce que les ondes gravitationnelles ?

Printable version / Version imprimable

Pour expliquer le concept d’« espace-temps », ce référentiel abstrait dans lequel s’inscrit l’Univers, les scientifiques aiment utiliser l’image d’un drap de lit tendu entre quatre pieux. Placez en son centre une boule de pétanque : elle y crée un creux. Plus l’objet est lourd, plus la courbure est marquée. De même, comme le drap, l’espace-temps se voit modifié par la présence des astres plus ou moins massifs.

Lire aussi : Briller en société grâce aux ondes gravitationnelles

Deux rayons orientés à angle droit et un jeu de miroirs les réfléchissant

Cet instrument met en scène deux rayons orientés et un jeu de miroirs les réfléchissant. Il permet de détecter, en scrutant les flux de lumière, si l’un des miroirs a été déplacé. Et plus les rayons sont longs, plus l’instrument est précis. Aux Etats-Unis, le consortium LIGO a construit deux interféromètres géants, l’un en Louisiane, l’autre dans l’État de Washington, avec chacun deux bras de 4 km de long placés à angle droit, et hébergeant des rayons laser, qui sont réfléchis à chaque extrémité par des miroirs.

L’appareillage, construit en 2002 mais amélioré dès 2010, est désormais sensible au point de repérer un déplacement d’un miroir correspondant à 1/10000e du diamètre d’un proton ! Un décalage qui pourrait alors être le signe du passage d’une onde gravitationnelle. Et LIGO a vite tenu ces promesses.
Principe de fonctionnement d’un interféromètre du détecteur LIGO. La lumière ne parvient plus au détecteur (4) lorsqu’une onde gravitationnelle déforme le miroir (2). Le Temps/Florent Collioud

JPEG
Principe de fonctionnement d’un interféromètre du détecteur LIGO. La lumière ne parvient plus au détecteur (4) lorsqu’une onde gravitationnelle déforme le miroir (2). Le Temps/Florent Collioud

Lire aussi : L’interféromètre, l’art de mesurer des distances

JPEG
Le détecteur américain LIGO, et ses deux bras à angle droit de 4 km de long (DR)

Enclenchée en septembre 2015, les deux interféromètres de Ligo ont livré leur première trouvaille, au coeur de l’annonce faite jeudi par des chercheurs du California Institute of Technology, du MIT de Boston, et de LIGO, et publiée dans les Physical Review Letters. Et ceci simultanément, preuve qu’il s’était bien passé quelque chose. En utilisant la théorie d’Einstein, et en refaisant les calculs à l’envers, ils estiment que les ondes gravitationnelles qu’ils ont observées ont été générées par la « danse » rapprochée de deux trous noirs de 29, respectivement 36 masses solaires, qui ont fini par fusionner en se collisionant à une vitesse faramineuse correspondant à la moitié de celle de la lumière. Un événement qui aurait eu lieu il y a un milliard d’années.

Ce qui est vraiment impressionnant, ce sont les possibilités que cette détection nous ouvre. Nous venons d’ouvrir une nouvelle fenêtre sur notre univers, comme Galileo l’a fait lorsqu’il a inventé la lunette astronomique

« Le signal que nous avons enregistré est très caractéristique de ce qui est prévu par la théorie de la la relativité générale lors de la coalescence de deux trous noirs massifs, confirme David Reitze, directeur de LIGO à la California Institute of Technology (Caltech). Ce qui est vraiment impressionnant, ce sont les possibilités que cette détection nous ouvre. Nous venons d’ouvrir une nouvelle fenêtre sur notre univers, comme Galileo l’a fait lorsqu’il a inventé la lunette astronomique. »