Fin d’un long suspense jeudi 11 février à 16 h 30. Une vaste collaboration scientifique internationale d’environ 1 000 personnes livrera son bilan de l’écoute de signaux mystérieux attendus sur Terre depuis un siècle : les ondes gravitationnelles.
Si l’Univers était un lac immense, ces ondes feraient vibrer sa surface à la manière d’un caillou jeté dans l’eau. Mais l’Univers est plus compliqué, et ces ondes qui le traversent à la vitesse de la lumière ont l’étrange propriété de déformer notre espace au point de raccourcir ou dilater les distances. Aucune autre onde radio, sonore, lumineuse n’en fait autant.
Ce phénomène pour le moins étrange est prévu par la célèbre théorie de la relativité d’Albert Einstein de 1915, qui décrit notamment comment la force de gravitation structure l’Univers. Mais personne n’a jamais vu ces ondes – dont Einstein avait formellement postulé l’existence l’année suivante – arriver jusqu’à nous. L’annonce d’une telle découverte serait donc un événement scientifique majeur, à la hauteur de la détection des premières planètes hors de notre système solaire en 1995 ou de la particule dite du boson de Higgs en 2012.
La tâche n’est cependant pas simple car l’effet sur Terre de ces rides de l’espace-temps est infime, à peine capable de faire varier les distances de dix millièmes de la taille d’une particule élémentaire.
Pourtant, depuis près de quarante ans, les physiciens pensent pouvoir y arriver. Ils ont construit à cet effet plusieurs instruments « amplificateurs », dont LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) aux Etats-Unis et Virgo en Europe, qui publient conjointement leur analyse aujourd’hui.
Voir des objets jamais vus
Ces détecteurs sont constitués de deux tunnels de 4 kilomètres de long chacun (3 pour VIRGO) dans lesquels circulent des faisceaux lasers parfaitement synchronisés entre eux à l’entrée. Si rien ne vient les perturber, en sortie, ils restent en phase, mais si une onde gravitationnelle parvient jusqu’à la Terre et la déforme sur son passage, alors un bras peut s’allonger tandis que l’autre rétrécit, et la synchronisation sera perdue. Bingo !
Pour secouer ainsi notre espace, il faut être costaud. Seuls des objets plus lourds que le Soleil et en mouvement rapide peuvent y parvenir. Ce peut être l’explosion d’une étoile. Ou bien sa transformation en trou noir. Ou encore deux trous noirs en collision. A fortiori, le Big Bang, événement primordial et violent de l’Univers, a créé des ondes gravitationnelles.
Si la découverte est confirmée, elle ouvrira une nouvelle fenêtre sur l’Univers en permettant de voir des objets jamais vus car n’émettant pas de « lumière » (qu’elle soit visible, en infrarouge, ou en rayons X), comme par exemple les trous noirs. De l’analyse des signaux reçus, les physiciens pourraient déduire la distance et la masse de ces structures invisibles.
Sentir le souffle ou les courants d’airs créés par deux lutteurs tournoyant dans l’obscurité, c’est un peu, pour les trous noirs, ce que LIGO ou VIRGO promettent d’observer.
larousserie@lemonde.fr
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