Illustration: Vue d'artiste d'un trou noir.
Illustration: Vue d'artiste d'un trou noir. - NASA/JPL-Caltech

Le 11 février devrait être une date historique pour les astrophysiciens : toute la communauté scientifique attend avec fébrilité l’annonce des scientifiques du Caltech, du MIT et du Ligo (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory). Il semble désormais quasi-sûr qu’ils ont réussi à mesurer une onde gravitationnelle. Si vous pensez « Ca m’en fait bouger une sans toucher l’autre », vous êtes en plein cœur du sujet : l’espace, le temps et ses déformations. On vous explique pourquoi.

Reprenons du début…

Vous pensiez que l’espace et le temps étaient des données immuables, qu’une heure dure toujours une heure (même si ça paraît plus long quand on regarde Derrick) et que Melun est toujours à 42km de Paris ? Et bien vous vous mettez le doigt dans l’œil, et vous l’enfoncez jusqu’au 17e siècle : Newton, déjà, avait eu l’intuition qu’une heure n’est pas toujours une heure. Et Einstein est allé encore plus loin. « On pensait que l’espace était figé et que le temps se déroulait irrémédiablement mais la relativité générale a balayé tout ça, explique Eric Gourgoulhon, directeur de recherche au CNRS à l’Observatoire de Paris. Il n’y a pas de temps universel et l’espace est une structure dynamique. » Voilà, c’est la base de la théorie de la relativité générale, brillamment expliquée dans la vidéo ci-dessous.

C’est quoi le rapport avec les ondes gravitationnelles ?

Ne croyez pas qu’on a écrit un paragraphe sur la relativité générale juste pour se la péter. Les ondes gravitationnelles sont en fait la preuve que la théorie d’Einstein était juste. « La théorie de la relativité décrit notre univers sous forme d’espace-temps, poursuit Eric Gourgoulhon. Les ondes gravitationnelles sont des vibrations de cet espace-temps : ce sont des oscillations provoquées par des mouvements de matière ou d’énergie. » Imaginez que l’espace-temps est une feuille de papier. Faites tomber une masse dessus. Ca bouge. Faites se rencontrer deux masses et imaginez que ce sont deux trous noirs qui se rencontrent : ça bouge encore plus. Et quand ça bouge, nous on bouge aussi. Illustration en images :

J’ai rien senti…

Une onde gravitationnelle, ce n’est pas un séisme. C’est une infime variation des distances, d’une échelle de 10 puissance -21 mètres, soit moins que la taille du noyau d’un atome, soit peanuts. Donc vous, vous ne sentez pas que l’espace se déforme (sauf si vous avez un peu forcé sur le schnaps) mais les interféromètres eux, le sentent. Un interféromètre, c’est un appareil de mesure hyper sophistiqué qui est constitué de deux bras mesurant 3 à 4kms émettant des rayons laser qui se réfléchissent dans des miroirs. La vitesse de la lumière étant, elle, constante, une infime déformation des branches peut être mesurée par les lasers. Il y en a deux en fonctionnement actuellement : Ligo, aux Etats-Unis, et Virgo, en Italie. Ils n’ont jamais formellement identifié d’ondes gravitationnelles. Mais ce jeudi, Ligo pourrait annoncer sa toute première onde. Miracle ? Jamais, en physique. « Les interféromètres ont été améliorés depuis quelques années, les miroirs ont changé, leur sensibilité a été accrue, explique Eric Gourgoulhon. On s’attend, avec cette nouvelle génération d’instruments, à détecter plus d’ondes. »

Et à part dire qu’Einstein avait raison, ça sert à quoi ?

Malheureux, mais ça sert à comprendre l’univers dans lequel on vit ! Les scientifiques, on ne va pas vous le cacher, sont tout chose à l’idée de savoir qu’on a enfin détecté une onde gravitationnelle. « Pour les astrophysiciens, c’est une révolution, s’enthousiasme Eric Gourgoulhon. Ce sera un nouveau moyen d’observer l’univers. Par exemple, la fusion de deux trous noirs ne pouvait pas être observée par les moyens électromagnétiques qu’on utilise habituellement, à savoir les ondes radios, la lumière ou les rayons gamma. Les trous noirs pouvaient passer complètement inaperçus. » Grâce aux ondes captées, on pourra calculer la masse d’un trou noir, son taux de rotation et bien d’autres données. Et les trous noirs, c’est fondamental. Mais ça, on va laisser Jamy l’expliquer.

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