Ondes gravitationnelles: en attendant l'annonce...

Un scientifique à l'observatoire américain LIGO... (AFP)

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Un scientifique à l'observatoire américain LIGO

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(Québec) Or donc, de deux choses l'une: ou bien l'observatoire américain LIGO (pour Laser Interferometer Gravitational wave Observatory) a convoqué la presse jeudi matin pour annoncer la toute première détection d'ondes gravitationnelles, chose qu'il a été conçu pour faire; ou alors il publie un article dans Nature et fait une conférence de presse en simultané avec le labo italien de physique VIRGO (un autre «chasseur» d'ondes gravitationnelles) et le CERN (France/Suisse, découvreur du boson de Higgs) afin d'annoncer... eh bien... je sais pas trop... que les chercheurs, tiens, ont changé de sorte de café et que le nouveau les fait travailler encore plus fort, ce qui signifie que la découverte tant attendue devrait arriver bientôt.

Blague à part, on va attendre à 10h30 ce matin avant de parler officiellement d'une détection en bonne et due forme, mais la rumeur court depuis des semaines et commence a avoir été confirmée par un peu trop de sources différentes pour ne pas être a) absolument vraie ou b) un cauchemar de relations publiques sur le point d'exploser.

Alors histoire de se mettre en appétit, voici un résumé de ce que sont/seraient les ondes gravitationnelles, quelques liens crédibles et pourquoi on veut les détecter.

Premier arrêt: le site du LIGO, qui est extrêmement bien vulgarisé. Essentiellement, quand on dérange un «champ», qu'il soit gravitationnel ou autre, on crée une onde, un peu comme on crée des vagues en lançant des cailloux dans l'eau. Quand on fait accélérer une charge électrique, par exemple, on «dérange» le champ électromagnétique et une partie de l'énergie est transformée en onde électromagnétique - de la lumière, si l'on préfère.

De la même manière, quand une masse accélère, il se crée toujours (à quelques exceptions près, pour des raisons de géométrie) des «ondes gravitationnelles», des sortes d'ondulations dans l'espace-temps qui déforment la matière en l'allongeant (imperceptiblement) dans un sens et en la comprimant dans l'autre.

Ou du moins, c'est ce que prévoit la relativité d'Einstein, mais comme la gravité est extrêmement faible comparé aux autres forces fondamentales de l'univers (soit l'électromagnétisme et les deux interactions nucléaires, qui gardent ensemble les particules des noyaux atomiques), ces ondes ont des effets absurdement faibles. Par exemple, pour deux trous noirs qui orbiteraient l'un autour de l'autre et qui seraient sur le point d'entrer en collision - ce qui se classe facilement dans les plus grosses orgies de gravitation qui puissent exister -, les ondes gravitationnelles vont produire des déplacements de l'ordre du millième de milliardième de millimètre (10-12 mm), environ 1000 fois moins que le diamètre d'un proton.

Pour «voir» ce genre d'effets, si le mot n'est pas trop fort, le LIGO utilise deux détecteurs en forme de L de 4 km par 4 km - l'angle droit servant à déceler la compression dans un sens et l'élongation dans l'autre. Les ondes gravitationnelles se déplaçant à une vitesse finie, celle de la lumière, le délai entre les détecteurs (de même qu'avec VIRGO et d'autres détecteurs du même genre) sert à localiser la source dans le ciel.

Dans le cas de la découverte dont on anticipe l'annonce ce matin, la source serait une paire de trous noirs qui ont fusionné en un seul. Les deux «monstres» astronomiques avaient des masses initiales de 36 et 29 fois celle du Soleil (donc 65 en tout), mais n'avaient plus que 62 masses solaires après la collision, les trois masses solaires restantes ayant été converties en ondes gravitationnelles.

Encore une fois, on va se garder une petite gêne avant de sabrer le champagne à l'équipe du LIGO (d'autres ont déjà fait des annonces prématurées sur les ondes gravitationnelles, après tout), mais disons que, quelle que soit la nature de l'annonce de demain, cela sera très important. S'il s'agit bien d'ondes gravitationnelles, il y a un Nobel qui va suivre, c'est à peu près garanti. D'abord parce que cela confirmerait le bien-fondé d'une des dernières grandes prédictions de la relativité qui n'aient pas encore été vérifiées empiriquement. Et ensuite parce que cela nous donnerait une manière encore inédite de scruter l'espace, et que les nouvelles fenêtres de ce genre révolutionnent souvent notre compréhension de l'univers. Songez simplement au fait que le jour où l'on a pointé un récepteur radio vers l'espace, on a mis en branle une mécanique qui a conduit vers la «découverte» du Big Bang...

Et si la conférence de presse ne concerne pas l'observation directe d'ondes gravitationnelles, ce sera quand même une annonce importante parce que la découverte d'un café ultraperformant aura un effet certain sur le PIB mondial...

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