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Ondes gravitationnelles : «Nos instruments sont aussi grossiers que la lunette de Galilée, on est seulement au tout début»

Signal d'une onde gravitationnelle (détail), reproduit en couverture du livre de Nathalie Deruelle et Jean-Pierre Lasota.

Que sont ces ondes qui font vibrer l'espace-temps quand deux trous noirs fusionnent ? Comment les détecter et les reconnaître ? Les physiciens Nathalie Deruelle et Jean-Pierre Lasota expliquent tout.

Einstein avait prédit leur existence en 1916 et on les a observées pour la première fois en 2015. Depuis, les annonces pleuvent et les découvertes s’enchaînent : c’est le sujet brûlant du moment en astronomie. Le prix Nobel de physique a même récompensé, l’an dernier, trois des scientifiques qui ont le plus œuvré à l’étude des ondes gravitationnelles, ces vibrations créées par des événements violents – comme la collision de deux trous noirs – et qui se propagent dans l’univers en déformant l’espace-temps.

Comment les astrophysiciens détectent-ils ces vibrations à l’aide d’interféromètres ? Pourquoi a-t-il fallu plus de quarante ans aux scientifiques pour mettre au point ces instruments de 3 kilomètres de long, imaginés dans les années 1970 ? Comment reconnaître le signal d’une onde gravitationnelle parmi toutes les perturbations qui vont vibrer la Terre ? Que nous apprennent les ondes sur les trous noirs ou les étoiles à neutrons (les résidus compacts d’étoiles effondrées qui tournent très vite sur eux-mêmes) ?

Pour faire le point sur l’histoire et les enjeux de cette nouvelle forme d’astronomie, qui permet d’observer l’univers sans lumière, les physiciens Nathalie Deruelle et Jean-Pierre Lasota ont écrit un excellent livre de vulgarisation, Les Ondes gravitationnelles (1). Nous les avons invités dans le dernier épisode de notre émission scientifique le 56kast. Extraits choisis.

Qu’est-ce qu’une onde gravitationnelle ?

Jean-Pierre Lasota : Les ondes gravitationnelles, ce sont des ondes qui transmettent des modifications de la géométrie de l’espace-temps. Nous sommes ici autour d’une table, où l’on peut tracer un triangle et calculer la somme de ses angles : elle sera de 180 degrés. Si on trace deux lignes parallèles, elles ne vont jamais se rencontrer. Or, on sait (...)

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