Découverte

Les ondes gravitationnelles d’Einstein : Les trois questions essentielles

Le monde scientifique a vécu hier, 11 février 2016, un moment historique avec l’annonce de la première détection directe d’ondes gravitationnelles, théorisé il y a 100 ans par le physicien allemand Albert Einstein.

La découverte, annoncé hier lors d’une conférence de presse à Washington par les chercheurs de la National Science Foundation (NSF) aux États-Unis, est considérée comme l’une des plus grandes avancées de la physique, ouvrant une nouvelle perspective sur l’univers et ses mystères.

Que sont les ondes gravitationnelles?

Les ondes gravitationnelles sont de petites ondulations provoquées dans le tissu espace-temps qui se propagent dans l’univers à la vitesse de la lumière. Albert Einstein avait prédit les ondes gravitationnelles lors de la publication de la Théorie Relativité, en 1915.

Selon cette théorie, l’espace et le temps sont intimement liés dans quelque chose appelé “l’espace-temps”, un concept qui ajoute une quatrième dimension à notre conception de l’univers.

Le physicien allemand défendait que la masse déforme l’espace-temps au travers de sa force gravitationnelle. Une analogie couramment utilisée consiste à visualiser l’espace-temps comme un trampoline et la masse comme une boule de “bowling” lancée sur le trampoline.

Plus la masse de l’objet est grande, plus grande est l’onde et plus il est facile pour les scientifiques de la détecter.

Les ondes gravitationnelles n’interagissent pas avec la matière et voyagent à travers l’univers sans aucune entrave.

Les ondes les plus puissantes sont causées par les phénomènes les plus cataclysmiques: la fusion de trous noirs, l’explosion d’étoiles ou la naissance de l’Univers lui-même, il y a près de 13,8 milliards d’années.

Pourquoi est-il important de détecter directement ces ondes gravitationnelles?

Ce procédé valide directement l’une des prédictions d’Einstein. C’est une étape importante pour la communauté internationale des physiciens.

Plus précisément, la détection “ouvre la voie à une nouvelle astronomie, l’astronomie gravitationnelle,” a déclaré,  à l’AFP, Benoit Mours, directeur du Centre National de la Recherche Scientifique.

En plus des divers moyens électromagnétiques qui permettent actuellement d’observer le cosmos, les astrophysiciens auront un nouvel outil pour observer les phénomènes violents de l’Univers. La détection d’ondes gravitationnelles permettra de voir ce qui se passe “à l’intérieur” lors de la fusion de deux trous noirs, selon Benoit Mours.

Nos vies ne vont pas changer du jour au lendemain” avec la détection des ondes gravitationnelles, a déclaré le chercheur français, soulignant, toutefois, que les progrès technologiques qui sont accomplis dans la détection d’ondes peuvent avoir, tout de même, un impact sur la vie quotidienne des personnes.

Comment a évolué la recherche des ondes gravitationnelles, au cours de ces dernières années?

Avant l’annonce, les ondes gravitationnelles n’ont été détectées qu’indirectement.Einstein était conscient qu’il serait très difficile d’observer les ondes gravitationnelles. En 50 ans, il n’y a eu aucun progrès sur cette question. Il n’y a que dans les années 1950, qu’un physicien américain, Joseph Weber, a construit des détecteurs. Il est considéré comme un pionnier dans le domaine.

En 1974, l’observation d’un pulsar, une étoile à neutrons qui émet un rayonnement électromagnétique intense dans une direction particulière, comme un phare en orbite autour d’une autre étoile, a permis d’en déduire que les ondes gravitationnelles existent.

L’américain Russell Hulse et Joseph Taylor ont reçu le prix Nobel de physique en 1993 pour cette découverte.

Dans les années 1990, les États-Unis ont décidé de construire le LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), un observatoire ambitieux qui se compose de deux mécanismes géants qui utilisent comme source de lumière un laser infrarouge. L’un d’eux est en Louisiane et l’autre dans l’État de Washington.

La France et l’Italie se sont alignées avec le détecteur gravitationnel VIRGO, situé à l’European Gravitational Observatory (EGO), près de la ville italienne de Pise.

En 2007, les deux structures (LIGO et VIRGO) ont décidé de travailler ensemble, en échangeant et analysant les données en temps réel. Au cours des dernières années, la structure LIGO a subi des changements importants et est restée inactive.

Le détecteur LIGO a été remis en route en septembre 2015. Il est le responsable de la détection directe des ondes gravitationnelles à partir de la collision de deux trous noirs le 14 septembre 2015. L’annonce a été confirmée hier, le 11 février 2016, lors de la conférence de la NSF à Washington. Le résultat est publié le jour même dans la revue Physical Review Letters. C’est également la première preuve directe de l’existence des trous noirs.

Le détecteur VIRGO a également subi le même genre de transformation, mais n’a pas encore redémarré. Il devrait reprendre cette année, à l’automne.

Publié le vendredi 12 février 2016 à 10:06, modifications vendredi 12 février 2016 à 12:37

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