Deuxième détection directe des ondes gravitationnelles d'Einstein

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Les ondes gravitationnelles sont, un peu comme un caillou qui fait des vagues à la surface de l'eau, d'infimes ondulations dans l'espace-temps.

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Jean-Louis Santini
Agence France-Presse
Washington

Une équipe scientifique internationale a annoncé mercredi avoir détecté à nouveau des ondes gravitationnelles, ce qui n'est à ce jour que la deuxième observation de ce phénomène prédit par la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein en 1915.

La toute première détection directe de ces ondes gravitationnelles avait été annoncée le 11 février, un événement historique après 40 ans d'efforts qui doit permettre de mieux comprendre les mystères de l'univers.

Cette détection a été effectuée comme la première fois par l'instrument américain Ligo (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), formé de deux détecteurs identiques de quatre kilomètres de long, situés à 3000 kilomètres l'un de l'autre, en Louisiane et dans l'État de Washington.

«Nous savons qu'avec cette seconde détection, les propriétés mesurées par le Ligo vont nous permettre de commencer à répondre à certaines des questions fondamentales en astronomie gravitationnelle, comme le mystère de la formation des trous noirs», s'est réjoui la professeure Sheila Rowan, directrice de l'Institut de recherche gravitationnelle de l'université de Glasgow, membre de l'équipe de recherche.

Ces ondes résultent de légères perturbations de la trame de l'espace-temps sous l'effet du déplacement d'un objet massif, un peu comme un poids déforme un filet.

Celles observées cette fois-ci ont été produites par la fusion, il y a 1,4 milliard d'années, de deux trous noirs.

L'analyse des données, recueillies le 26 décembre, a permis de déterminer qu'ils étaient 14 et 8 fois plus massifs que notre Soleil, pour un diamètre inférieur à 100 kilomètres, ont précisé ces astrophysiciens.

Ils ont annoncé leur détection à la conférence de l'American Astronomical Society réunie à San Diego, en Californie. Leurs travaux vont être publiés dans les Physical Review Letters.

Les deux trous noirs de la première détection le 14 septembre 2015 avaient une masse de 29 et 36 fois celle du soleil.

Bien que le signal capté le 26 décembre dernier ait été plus faible que le premier, cette deuxième détection est aussi confirmée avec plus de 99,99% de certitude.

La fusion de ces trous noirs a dégagé une quantité d'énergie équivalente à la masse du soleil et a été convertie en ondes gravitationnelles, précisent les scientifiques.

Phénomène obscur et violent

«Avec les détections de ces deux phénomènes de forte intensité en quatre mois pour notre première campagne d'observation, nous pouvons commencer à faire des prédictions sur la fréquence possible de détection d'ondes gravitationnelles à l'avenir», estime Albert Lazzarini, de l'Institut de Technologie de Californie (Caltech), directeur adjoint du Ligo.

«Le Ligo nous procure une nouvelle approche pour observer certains des phénomènes parmi les plus obscures, mais aussi les plus violents dans l'univers», ajoute-t-il.

Outre les trous noirs, il a cité aussi les étoiles à neutrons, les objets les plus denses du cosmos.

«Nous commençons à avoir un aperçu des nouvelles informations d'astrophysique qu'on peut obtenir uniquement avec des détecteurs d'ondes gravitationnelles», souligne quant à lui David Shoemaker, un astrophysicien du Massachusetts Institute of Technology qui a dirigé le programme de modernisation du Ligo.

Selon lui, les premières applications sont pour les trous noirs parce qu'ils n'émettent pas de lumière et sont de ce fait invisibles sans les ondes gravitationnelles.

«Le détecteur franco-italien Virgo, près de Pise, en Italie, est actuellement à l'arrêt pour des travaux d'amélioration. Il devrait redémarrer en fin d'année et venir appuyer les détecteurs américains d'ondes gravitationnelles pour améliorer notamment l'identification de leurs origines», a relevé Fulvio Ricci, porte-parole de l'équipe scientifique Virgo.

Le Ligo est aussi actuellement en travaux pour améliorer ses performances. Il reprendra ses observations en septembre avec une sensibilité lui permettant d'atteindre de 1,5 à 2 fois plus de volume de l'univers.

L'équipe du Ligo compte plus de mille scientifiques américains et de quatorze autres pays, dont un gros contingent français du Centre national de la recherche scientifique (CNRS).

Une preuve indirecte des ondes gravitationnelles avait été établie 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 Russel Hulse et Joseph Taylor.

Cette découverte leur avait valu le prix Nobel de physique en 1993.

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