Un diagramme montre les perturbations dues à la découverte des ondes gravitationnelles, lors d'une conférence de presse à Washington le 11 février 2016
Un diagramme montre les perturbations dues à la découverte des ondes gravitationnelles, lors d'une conférence de presse à Washington le 11 février 2016 - SAUL LOEB AFP

Des chercheurs ont annoncé jeudi la première détection directe d'ondes gravitationnelles, une avancée majeure en physique qui ouvre une nouvelle fenêtre sur l'univers et ses mystères.

Cette découverte, dévoilée lors d'une conférence de presse à Washington, confirme une prédiction clé d'Albert Einstein dans sa théorie de la relativité générale présentée il y a un siècle.

«Nous avons détecté des ondes gravitationnelles, nous avons réussi», a déclaré sous les applaudissements David Reitze, un physicien du Caltech (California Institute of Technology), directeur de l'observatoire Ligo (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) qui a permis cette observation le 14 septembre dernier au terme de 50 ans d'efforts.

ondes gravitationnelles «Cette détection est le début d'une nouvelle ère, celle de l'astronomie des ondes gravitationnelles devenue désormais une réalité», a lancé Gabriela Gonzalez, porte-parole de l'équipe Ligo, professeur d'astrophysique à la Louisiana State University.

«Avec cette découverte, l'humanité se lance dans une merveilleuse quête pour explorer les endroits les plus extrêmes de l'univers, où des objets et des phénomènes sont formés par la déformation de l'espace-temps», a ajouté Kip Thorne, professeur de physique théorique au Caltech. «La collision de deux trous noirs et les ondes gravitationnelles sont nos premiers exemples fantastiques de cette nouvelle aventure», a-t-il dit.

France Cordova, directrice de la National Science Foundation, qui finance le laboratoire Ligo, a expliqué que cette observation «marque la naissance d'un domaine de l'astrophysique entièrement nouveau, comparable au moment où Galilée a pointé pour la première fois son télescope vers le ciel» au XVIIe siècle.

Les scientifiques du Ligo travaillent en étroite collaboration avec des équipes de chercheurs de plusieurs autres pays, en France, en Italie ou en Allemagne notamment.

Les ondes gravitationnelles sont produites par de légères perturbations subies par la trame de l'espace-temps sous l'effet du déplacement d'un objet de grande masse, un peu comme la déformation d'un filet dans lequel on pose un poids. Elles se propagent à la vitesse de la lumière et rien ne les arrête.

Le physicien Benoît Mours, du Centre National de la recherche scientifique (CNRS) français, a jugé cette avancée «historique»: elle «vérifie de façon directe ces prédictions de la théorie de la relativité générale».

- Trous noirs -

Pour cette découverte, les physiciens ont déterminé que les ondes gravitationnelles détectées en septembre se sont formées à la dernière fraction de seconde avant la fusion de deux trous noirs, des objets très denses encore mystérieux.

La possibilité d'une collision entre de tels corps avait été prédite par Einstein mais ce phénomène, exemple extrême de la gravité, n'avait jamais été observé.

Selon la théorie de la relativité, un couple de trous noirs en orbite l'un autour de l'autre perd de l'énergie, produisant des ondes gravitationnelles. Ce sont ces ondes qui ont été détectées le 14 septembre 2015 à exactement 16H51 GMT, un moment incroyable, a dit David Reitze: «Je ne pouvais pas y croire, c'était trop beau pour être vrai».

L'analyse des données a permis de déterminer que ces deux trous noirs ont fusionné il y a environ 1,3 milliard d'années. Ils étaient 29 et 36 fois plus massifs que notre Soleil, pour un diamètre de seulement 150 kilomètres.

La comparaison des temps d'arrivée des ondes gravitationnelles dans les deux détecteurs Ligo, distants de 3.000 kilomètres l'un de l'autre (7,1 millisecondes d'écart), et l'étude des caractéristiques des signaux mesurés ont confirmé la détection.

On sait que la source de ces ondes était située dans l'hémisphère sud du ciel mais davantage de détecteurs auraient permis une localisation plus précise.

«Les premières applications que nous voyons maintenant sont pour les trous noirs, parce qu'ils n'émettent pas de lumière et nous n'aurions pas pu les voir sans les ondes gravitationnelles», a souligné l'astrophysicien David Shoemaker, responsable du Ligo au Massachusetts Institute of Technology (MIT), notant que l'on ignore encore comment ces objets, qui se trouvent au centre de quasiment toutes les galaxies, grossissent.

- Explorer l'univers -

De ce fait, «les ondes gravitationnelles peuvent aider à expliquer la formation des galaxies», pense David Shoemaker.

«La gravité est la force qui contrôle l'univers et le fait de pouvoir voir ses radiations nous permet d'observer les phénomènes du cosmos les plus violents et fondamentaux, qui sont quasiment inobservables autrement», a acquiescé Tuck Stebbins, chef du laboratoire d'Astrophysique gravitationnelle au centre Goddard de la Nasa.

Le fait de pouvoir détecter ces ondes qui voyagent sans perturbations pendant des milliards d'années rend ainsi possible de remonter à la première milliseconde du Big Bang.

Cette découverte a suscité de très nombreuses réactions et éloges dans la sphère scientifique mondiale.

Parmi celles-ci le professeur de physique Tom McLeish, de la Royal Society à Londres et de l'University Durham, a déclaré que cette annonce lui faisait «tourner la tête avec délice».

«La dernière annonce de cette importance remonte à 1888, quand Heinrich Hertz a détecté les ondes radio prédites par les équations de James Clerk Maxwell sur l'électromagnétisme en 1865», écrit-il.

Une preuve indirecte de l'existence des ondes gravitationnelles avait été produite par la découverte en 1974 d'un pulsar et d'une étoile à neutron tournant l'un autour de l'autre à très grande vitesse, par Russell Hulse et Joseph Taylor. Cela leur avait valu le prix Nobel de physique en 1993.

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