Inspiral, merger, ringdown : ce sont les noms anglais des trois étapes qui ont conduit deux trous noirs à se rapprocher en décrivant une spirale suite à des pertes d'énergies sous forme d'ondes gravitationnelles, puis à entrer en collision pour finalement donner un seul trou noir. L'horizon des événements de l'objet compact final a vibré, telle une cloche frappée, en émettant des ondes gravitationnelles. L'événement a duré moins d'une seconde. Les courbes montrent les signaux détectés par les deux interféromètres Ligo, à Handford et à Livingston, aux États-Unis, le 14 septembre 2015. © Ligo, NSF, Aurore Simonnet

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Ondes gravitationnelles : Einstein triomphe à nouveau

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Laurent Sacco, Futura-Sciences

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Depuis les années 1960, l'existence des ondes gravitationnelles prédite par Albert Einstein en 1916 ne faisait guère de doute pour les théoriciens. Elles viennent finalement d'être mise en évidence d'une façon spectaculaire grâce au détecteur Ligo. Cerise sur le gâteau, elles ont été émises par la fusion de deux trous noirs.

C'est comme si l'univers avait voulu fêter le centenaire de la découverte de la théorie de la relativité générale par Albert Einstein en novembre 1915. Les membres des collaborations Ligo et Virgo viennent en effet de faire savoir qu'ils ont cosigné un article dans lequel ils mettent fin au suspens qui durait depuis quelques mois, alimenté par des rumeurs de détection directe des ondes gravitationnelles.

Le 14 septembre 2015, à 11 h 51, heure de Paris (9 h 51 TU), les deux interféromètres construits aux États-Unis et qui constituent le Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (Ligo), ont bel et bien détecté le passage d'une onde gravitationnelle correspondant à la fusion de deux trous noirs de masses stellaires, conformément à ce que laissaient entendre les rumeurs depuis quelques semaines.

Les deux astres compacts qui sont entrés en collision avant de ne plus faire qu'un seul trou noir contenaient respectivement 29 et 36 masses solaires, selon les analyses du signal observé. Bien qu'il n'ait pas été possible de situer précisément la région de la voûte céleste où s'est produit cet événement cataclysmique, on sait déjà qu'elle se trouve dans l'hémisphère sud. On sait aussi que la collision s'est produite à environ 1,3 milliard d'années-lumière de la Voie lactée.

C'est vraiment une surprise car on ne s'attendait pas à détecter un événement aussi lointain avec Ligo. Mais les masses des deux trous noirs étaient suffisantes pour produire un signal détectable sur Terre.

La découverte des ondes gravitationnelles expliquée en une minute. © Ligo

Un événement 50 fois plus lumineux que l'univers observable

Le grand spécialiste des ondes gravitationnelles Kip Thorne, qui occupe la chaire Richard P. Feynman, de professeur de physique théorique émérite à Caltech, a déclaré que le phénomène, qui a converti l'équivalent de trois masses solaires en « lumière gravitationnelle » était, dans cette forme de rayonnement liée aux vibrations du tissu de l'espace-temps, 50 fois plus lumineux que l'ensemble des étoiles de l'univers observable.

C'est un formidable succès pour Thorne qui, avec ses collègues Rainer Weiss, professeur émérite de physique au MIT, et Ronald Drever, professeur de physique émérite à Caltech, a lancé l'impulsion qui a conduit au projet Ligo. Succès que les trois hommes partagent évidemment avec les très nombreux ingénieurs et physiciens qui sont embarqués depuis des décennies dans la conception et la construction des observatoires gravitationnels que sont Ligo aux États-Unis et Virgo en Europe, comme l'explique un communiqué du CNRS.

Au début de cette vidéo expliquant les accomplissements de la collaboration Ligo, on peut écouter dans la bande sonore la forme du signal de l'onde gravitationnelle détectée. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle avec deux barres horizontales en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître, si ce n'est pas déjà le cas. En cliquant ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, vous devriez voir l'expression « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez « français », puis cliquez sur « OK » © Caltech

Une nouvelle ère très prometteuse pour l'astronomie s'est donc ouverte. Nous aurons l'occasion d'y revenir plus en profondeur, notamment avec une interview de Pierre Binétruy. Vous pouvez consulter aussi les explications et les commentaires de Jean-Pierre Luminet et d'Aurélien Barrau sur leurs blogs chez Futura-Sciences :

Interview : comment mesurer les ondes gravitationnelles ?  Les ondes gravitationnelles sont des déformations de l’espace-temps prédites par Einstein. Il serait possible de les mesurer avec des outils appropriés. L’éditeur littéraire Dunod a interviewé Pierre Binétruy, professeur au laboratoire Astroparticule et Cosmologie de l'université Paris Diderot, afin d’en savoir plus sur ces mystérieuses ondes et sur la façon dont on pourrait les détecter. 

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