Les ondes gravitationnelles éclairent l'énigme de l'accélération de l'expansion de l'Univers

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En 1917, Albert Einstein faisait d’une pierre deux coups en introduisant le premier modèle de cosmologie relativiste issu des équations de la relativité générale ainsi que sa fameuse constante cosmologique. L’année suivante, il publiait également un article fondateur sur une autre conséquence de ces équations, les ondes gravitationnelles (il avait déjà abordé le sujet en 1916). Ces trois découvertes d’Albert Einstein allaient rendre perplexes les chercheurs pendant des décennies. Le père de la théorie de la relativité se mettra, le premier, à douter tout à la fois de l’existence de ces ondes dans les années 1930 mais aussi de la pertinence en physique de la constante cosmologique.

Tout a bien changé depuis l’avènement d’une nouvelle astronomie, fort justement récompensé par le prix Nobel de physique 2017, celle des ondes gravitationnelles. Aujourd’hui, les membres des collaborations derrière les détecteurs Ligo et Virgo, ainsi que Kagra, viennent même de faire savoir que lors de la troisième campagne de détection de ces ondes s’étant tenue de novembre 2019 à mars 2020, 35 nouveaux événements ont été détectés portant à 90 le nombre de signaux d’ondes gravitationnelles observés à ce jour. Il s’agit principalement de collisions suivies de fusions entre deux trous noirs de masses stellaires faisant partie de systèmes binaires, mais aussi quelques collisions entre deux étoiles à neutrons et, plus rarement, entre un trou noir et une étoile à neutrons.

Rétrospectivement, on a donc un peu de peine à croire que dans les années 1950 encore, comme l’expliquent dans leur remarquable ouvrage Nathalie Deruelle et Jean-Pierre Lasota, la question de l’existence théorique des ondes gravitationnelles dans la théorie d’Einstein faisait encore débat avant d’être réglée sous plusieurs angles grâce aux travaux de la mathématicienne et physicienne française Yvonne Choquet-Bruhat et du physicien britannique Félix Pirani en tout premier lieu, et de Richard Feynman en second lieu (on tend...

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