EXPLORE - Elles déforment l'espace-temps qui nous entoure : les ondes gravitationnelles, c'est quoi ?

Certains événements cosmiques, comme l’explosion d’une étoile ou la fusion de deux trous noirs, sont tellement intenses qu’ils déforment l’univers. Plus exactement, ils émettent des ondes, dites "gravitationnelles", qui se propagent à travers le cosmos et font vibrer l’espace-temps qui nous entoure. A la manière d’un caillou jeté dans un lac et qui produit des remous à la surface de l’eau. Leur première détection, le 14 septembre 2015, a débouché sur l’attribution du prix Nobel de Physique à trois astrophysiciens américains, Rainer Weiss, Barry Barish et Kip Thorne, deux ans plus tard.

Albert Einstein avait pour sa part prédit leur existence un siècle plus tôt de manière théorique. Dans l’un de ses écrits datant de 1918, le célèbre savant établit alors une hypothèse audacieuse : il affirme que lorsque deux grandes masses, comme des étoiles ou des trous noirs, se déplacent l’un autour de l’autre, cela entraîne l’émission de "vibrations" qui se propagent à travers le cosmos et qui transportent en leur sein des informations sur les astres en question. Une "onde" qui, précise-t-il, dilaterait une portion de l’espace sur son passage, puis la rétrécirait, avant de lui laisser reprendre sa taille initiale. 

Ces vibrations sont infimes et donc extrêmement difficiles à détecter. Dans cette optique, les astrophysiciens utilisent deux instruments scientifiques, nommés VIRGO et LIGO. Ces détecteurs sont constitués de deux tunnels de plusieurs kilomètres de long chacun dans lesquels circulent des faisceaux lasers envoyés dans deux directions perpendiculaires. "En mesurant l'écart entre les deux faisceaux, on peut déterminer si une onde gravitationnelle est passée, et qu'elle a donc modifié l’espace-temps en l'étirant dans une direction plutôt qu’une autre", explique à LCI Matteo Barsuglia, chercheur au CNRS et directeur au laboratoire Astroparticule et cosmologie du groupe de recherche VIRGO. 

Jusqu'à présent, ces secousses venues des confins de l’univers sont détectées uniquement depuis la Terre. Une ambitieuse mission, initiée par l’Agence spatiale européenne (ESA), prévoit d’envoyer un détecteur d’ondes gravitationnelles dans l’espace en 2034. Ainsi, grâce à une flottille de trois satellites placés dans le sillage de la Terre, cette expérience, baptisée LISA (pour Laser Interferometry Satellite Antenna), doit permettre de capter ces perturbations de l’espace-temps et ainsi de percevoir des choses qu’on ne voyait pas avec des techniques d’observations traditionnelles. Une nouvelle manière d’explorer l’univers et ses innombrables mystères.