Détection des ondes gravitationnelles à l'observatoire LIGO

2016/02/11 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Ses chercheurs annoncent qu'ils ont détecté des ondes gravitationnelles à l'observatoire LIGO. C'est la première fois que l'on observe en direct les courbures spatiales de temps annoncées par Einstein il y a 100 ans.

« Messieurs, nous avons détecté des ondes gravitationnelles. Nous l'avons fait ! », a commencé la conférence de presse du directeur exécutif de LIGO, David Reitze. “Nous avons eu besoin de mois pour savoir qu'ils étaient vraiment des ondes gravitationnelles, mais la chose la plus excitante est maintenant. Nous ouvrons une fenêtre sur l’Univers ».

En fait, les ondes gravitationnelles fournissent des informations sur leur origine. « Nous pouvons entendre les ondes gravitationnelles. Nous pouvons entendre l’univers », déclare Gabriela González, porte-parole de l’équipe de recherche de LIGO.

Ce que vous avez entendu, c'est que ce sont des ondes gravitationnelles émises au dernier moment de la jonction de deux trous noirs. Selon la relativité générale d'Einstein, deux trous noirs environ perdraient l'énergie comme ondes gravitationnelles. Par conséquent, les deux trous noirs se rapprocheraient les uns des autres, et finalement ils se réuniraient pour former un trou noir plus grand. Dans ce processus, une partie de la masse deviendrait énergie, comme l'indique la célèbre formule d'Einstein, qui serait libérée comme onde gravitationnelle. C'est ce que LIGO a détecté.

Le 14 septembre dernier, les ondes gravitationnelles ont été détectées dans deux détecteurs situés à Livingston (Louisiane) et à Handford (Washington). Ces ondes gravitationnelles ont été émises il y a 1,3 milliards d'années et calculent que les trous noirs qui se sont réunis étaient de 29 à 36 masses solaires et qu'en moins d'un deuxième 3 masses solaires sont devenues des ondes gravitationnelles. Ils ont également pu constater que cela s'est produit dans l'hémisphère sud, puisque le signal est arrivé au détecteur de Livingstone (Louisiane) 7 millisecondes avant à Handford (Washington).

Prédiction d'Einstein

Einstein n'a jamais cru dans les trous noirs. Mais il a annoncé des ondes gravitationnelles en 1916. «Einstein a dit qu’un corps déforme le temps spatial qui l’entoure», explique le cosmologiste de l’UPV, Jon Urrestilla. « Et une masse qui se déplace, en plus de cette déformation, produit des ondes gravitationnelles ».

L'existence d'ondes gravitationnelles a été démontré dans les années 1970 et 1980 avec des observations en pulsars. Cependant, « tous ont été des mesures indirectes », a souligné Urrestilla. « C’est la première fois que la bonne mesure a été effectuée. Une vague nous est venue et nous l’avons mesurée.»

Pour cela, des interféromètres ont été utilisés. En cela consiste l'expérience LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory). Chaque détecteur a deux bras en L de 4 kilomètres. Un laser est divisé en deux rayons et se fait avancer et reculer par chaque bras par des miroirs. Ainsi, la distance entre les miroirs des extrémités est mesurée avec une grande précision. Les ondes gravitationnelles modifient cette distance, même si elle est très petite. Einstein lui-même pensait que ce changement était trop petit pour être mesurable, mais LIGO est capable de le mesurer, comme on l'a montré maintenant. En fait, LIGO est capable de mesurer un changement 10.000 fois le diamètre d'un proton. « Il y a 100 ans, vous n’avez pas imaginé qu’il y ait une technologie pour la mesurer », dit Urrestilla.

Nouveau sens, nouvelle ère

« Cette découverte est le début d’une nouvelle ère – a déclaré González en roue de presse- ; l’astronomie des ondes gravitationnelles est maintenant une réalité ». Et Urrestilla est d’accord: « C’est comme avoir un autre sens. Le télescope de Galileo nous a ouvert les yeux pour voir l'univers, et cela les oreilles. Jusqu’à présent, nous étions capables de ne voir que par des ondes électromagnétiques, maintenant nous pouvons le voir ou écouter par des ondes gravitationnelles.» C'est précisément grâce à ce nouveau sens que l'union de deux trous noirs a été observée pour la première fois.

Et bientôt viendra plus Urrestilla : “Cette détection a eu lieu en Septembre et pour la première fois, ils sont allés très lentement pour vérifier que ce qu'ils ont fait est bien. Ils l'ont étudié très tranquillement. Mais je suis sûr que d'autres ont été détectés depuis. Et que ces détections commencent à apparaître peu à peu”.

Une fois connus, les chercheurs sauront comment vous devriez écouter. Et le développement viendra. « Le changement qui a eu lieu depuis les télescopes initiaux de Galilée aux terribles radiotélescopes actuels va également se produire ici », affirme Urrestilla. « LIGO a la possibilité d’augmenter encore la sensibilité. Et en Italie, en Inde et peut-être au Japon, il y aura aussi des interféromètres. Nous aurons donc cinq oreilles pour entendre les ondes gravitationnelles. Et ainsi on pourra déterminer beaucoup mieux d’où proviennent ces ondes gravitationnelles».

Et l'étape suivante: Envoyer les interféromètres dans l'espace, comme nous l'avons fait avec les télescopes. Pour cela, l'ESA a une expérience appelée eLISA. Si vous avancez, le bras d’eLISA aura 1000 km et donc beaucoup plus de sensibilité.»

Ecouter Jon Urrestilla l’interview réalisée à Norko Ferrokarrilla