Après 100 ans de recherche, une équipe internationale de physiciens a confirmé l’existence des ondes gravitationnelles d’Einstein, marquant ainsi l’une des plus grandes découvertes astrophysiques du siècle dernier. C’est un événement considérable, car non seulement il améliore notre compréhension du fonctionnement de l’Univers, mais il ouvre également une toute nouvelle voie pour l’étudier.
Le signal des ondes gravitationnelles a été détecté par les physiciens de LIGO le 14 septembre de l’année dernière, et l’annonce historique a été faite lors d’une conférence de presse ce matin. Les experts affirment déjà que cette découverte est en passe d’être récompensée par un prix Nobel
Les ondes gravitationnelles sont si passionnantes parce qu’elles étaient la dernière prédiction majeure de la théorie générale de la relativité d’Einstein qui devait être confirmée, et leur découverte nous aidera à comprendre comment l’Univers est façonné par la masse.
“Les ondes gravitationnelles s’apparentent à des ondes sonores qui voyagent dans l’espace à la vitesse de la lumière”, a déclaré le chercheur David Blair, de l’université d’Australie occidentale, spécialiste de la gravitation. “Jusqu’à présent, l’humanité était sourde à l’univers. Soudain, nous savons comment l’écouter. L’Univers a parlé et nous avons compris.”
Qu’est-ce que cela signifie pour nous ? Il suffit de penser à toutes les percées réalisées grâce à la découverte des rayons X et des ondes radio – maintenant que nous pouvons détecter les ondes gravitationnelles, nous allons avoir une toute nouvelle façon de voir et d’étudier l’Univers.
Mais prenons un peu de recul et expliquons ce que sont réellement les ondes gravitationnelles. Selon la théorie d’Einstein, le tissu de l’espace-temps peut être courbé par tout ce qui est massif dans l’Univers. Lorsque des événements cataclysmiques se produisent, comme la fusion de trous noirs ou l’explosion d’étoiles, ces courbures peuvent se propager ailleurs sous forme d’ondes gravitationnelles, comme si quelqu’un avait laissé tomber une pierre dans un étang.
Lorsque ces ondes parviennent jusqu’à nous, sur Terre, elles sont minuscules (environ un milliardième du diamètre d’un atome), c’est pourquoi les scientifiques se sont efforcés pendant tant d’années de les détecter.
Mais grâce à LIGO, l’observatoire des ondes gravitationnelles par interféromètre laser, nous avons enfin pu les détecter. Le laboratoire LIGO fonctionne en faisant rebondir des lasers dans deux tuyaux de 4 km de long, ce qui permet aux physiciens de mesurer des changements incroyablement petits dans l’espace-temps.
Le 14 septembre 2015, ils ont détecté un changement relativement important dans leur laboratoire de Livingston, en Louisiane, ce que l’on appellerait un blip dans le système. Puis, 7 millisecondes plus tard, ils ont détecté le même blip avec leur laboratoire de Hanford, dans l’État de Washington, à 4 000 km de là, suggérant qu’il avait été causé par une onde gravitationnelle traversant la Terre.
Dans les mois qui ont suivi, les chercheurs ont étudié rigoureusement ce signal pour voir s’il pouvait avoir été causé par autre chose. La découverte a une signification statistique de 5,1 sigma, ce qui signifie qu’il n’y a qu’une chance sur 6 millions que le résultat soit un hasard.
En fait, le signal correspond presque parfaitement aux prévisions des scientifiques concernant les ondes gravitationnelles, basées sur la théorie d’Einstein. Vous pouvez voir le signal ci-dessous, avec les prévisions superposées :
LIGO
D’où vient cette onde gravitationnelle ? Les physiciens ont pu retracer le signal jusqu’à la fusion de deux trous noirs, il y a environ 1,3 milliard d’années.
Cet événement – qui est en soi un événement important, puisque personne n’avait jamais repéré de fusion de trous noirs binaires auparavant – était si massif qu’il a déformé de manière significative le tissu de l’espace-temps, créant des ondulations qui se sont propagées à travers l’Univers… pour finalement nous atteindre l’année dernière.
“La découverte de cette onde gravitationnelle suggère que les trous noirs qui fusionnent sont plus lourds et plus nombreux que ce que de nombreux chercheurs pensaient jusqu’à présent”, a déclaré Eric Thrane, chercheur de LIGO à l’université Monash en Australie. Il sera intriguant de voir quelles autres sources d’ondes gravitationnelles existent, attendant d’être découvertes.”
Mais ce n’est que le début de ce que les ondes gravitationnelles peuvent nous apprendre – plusieurs autres observatoires et détecteurs d’ondes gravitationnelles devraient être mis en ligne dans les cinq prochaines années, et ils nous permettront de détecter le rayonnement gravitationnel de manière plus sensible.
Tout comme nous pouvons actuellement écouter les ondes radio afin de découvrir ce qui s’est passé dans l’histoire de notre Univers, nous avons désormais la possibilité de faire de même avec les ondes gravitationnelles. Et ce qui est le plus excitant, c’est que nous ne pouvons même pas commencer à prédire ce que cela pourrait donner.
Ces recherches ont été publiées dansPhysical Review Letters.
Vous pouvez voir les mises à jour en direct pendant la conférence de presse ci-dessous :
10h ET :Le compte à rebours est officiellement lancé ! Il reste une demi-heure avant le coup d’envoi de la conférence de presse et 15 minutes avant que nous puissions y accéder. Il est 2 heures du matin ici à Sydney, alors je m’excuse d’avance pour les éventuelles fautes de frappe pendant ce flux en direct – ne laissez jamais un mauvais fuseau horaire se mettre en travers de la physique !
10.04h00 ET :En attendant, découvrez ce que les rumeurs annoncent aujourd’hui, à savoir la première preuve claire et nette de l’existence des ondes gravitationnelles (ce qu’Einstein avait prédit il y a 100 ans). Vous pouvez également regarder cette interview du physicien Lawrence Krauss, qui a été le premier à lancer les rumeurs.
10.14 heures ET :Nous y voilà, les gars. La physique telle que nous la connaissons pourrait être sur le point de changer pour toujours…
en regardant ce résumé musical de la dernière recherche infructueuse d’ondes gravitationnelles, sur l’air de “The Circle of Life”. Espérons que nous aurons de meilleures nouvelles cette fois-ci ! 10.23h ET :distrayons nous de l’attente en..
10.31h ET :France Córdova, la directrice de la National Science Foundation, nous accueille pour l’annonce.
10.35h ET: “Mesdames et Messieurs, nous avons détecté des ondes gravitationnelles. Nous l’avons fait !” EEEEEK !!!!!!! Ça y est les gars ! !! Je suis en train de pleurer.
10.36h ET :Ce signal a été vu le 14 septembre de l’année dernière, et il est le résultat de deux trous noirs qui sont entrés en collision et ont fusionné il y a environ 1,3 milliard d’années.
10.36h ET :D’autres détails arrivent rapidement, mais pour l’instant, soyons clairs : des ondes gravitationnelles ont été détectées, et elles sont sur le point d’ouvrir une fenêtre sur l’Univers que nous n’avons jamais eue auparavant. Cela va également changer notre compréhension du fonctionnement de l’Univers. Et cela prouve ENFIN qu’Einstein avait raison !
10.37h ET :Nous regardons une vidéo des deux trous noirs qui tournent en spirale l’un autour de l’autre et finissent par fusionner, ce qui déclenche les ondes gravitationnelles. C’est la première fois qu’une fusion de trous noirs binaires est observée.
10.38h ET : Les trous noirs avaient une masse environ 30 fois supérieure à celle du Soleil et ont accéléré à la moitié de la vitesse de la lumière lorsqu’ils se sont percutés, pour vous donner une idée de l’ampleur de la collision !
10.39am ET :OK, maintenant nous voyons une simulation des ondes gravitationnelles provenant de la fusion des trous noirs, et se propageant ensuite vers la Terre où elles font très, très progressivement bouger la Terre comme de la gelée.
10.40am ET : Ne paniquez pas, la Terre ne se tortille pas de manière évidente. Il s’agit d’infimes changements que seul LIGO peut détecter : “Nous essayons de mesurer des choses qui ont un millième du diamètre d’un proton”, a déclaré David Reitze, directeur exécutif de LIGO.
10.41h ET :Reitze compare cela à essayer de mesurer la distance entre le Soleil et son étoile la plus proche – LIGO est capable de mesurer cela au niveau de la largeur d’un cheveu humain. Impressionnant !
la Lune” OUI ! 10.42h ET :“C’était un projet scientifique de lune… et nous l’avons fait, nous avons atterri sur la Lune”
10.43h ET :OK, maintenant nous recevons plus d’informations de Gabriela González, porte-parole de LIGO, sur la découverte elle-même. Nous vous donnerons également plus d’informations sur ce que cela signifie dans un instant.
10.44h ET : L’équipe du LIGO a pu mesurer la minuscule onde gravitationnelle en utilisant deux laboratoires en même temps – un à Livingston, en Louisiane, et un à Hanford, dans l’État de Washington. Les ondes sont si petites que si vous ne voyiez que la minuscule distorsion dans un seul laboratoire, vous ne pourriez pas croire qu’elles sont réelles, explique González.
10.45am ET :Voici donc le pistolet fumant. Ce sont les signaux captés, d’abord par le laboratoire de Livingston et, 7 millisecondes plus tard, par Hanford en septembre 2015.
Les changements repérés ne représentaient qu’une infime partie du diamètre d’un proton, mais ce qui est étonnant, c’est qu’ils correspondent presque EXACTEMENT aux prédictions des scientifiques sur l’aspect des ondes gravitationnelles (superposées ci-dessous).
10.46h ET :L’unité de mesure ici est la déformation, c’est-à-dire la déformation de l’espace-temps, ce qui est assez incroyable en soi.
10.47h ET : Les ondes gravitationnelles que nous avons repérées proviennent de plus d’un milliard d’années-lumière, “lorsque la vie multicellulaire sur Terre commençait tout juste à se répandre”, comme l’explique González.
10.50h ET :OK, wow. Maintenant ils nous font entendre le son réel que l’onde gravitationnelle a produit ! C’est incroyable. Nous écoutons des ondes gravitationnelles. Quelle est cette vie ? !
10.50am ET :Avec les nouveaux observatoires qui seront mis en ligne l’année prochaine, nous serons en mesure de mieux cartographier et suivre l’origine des ondes gravitationnelles.
10.51h ET :“Ce n’est que le début, nous avons découvert des ondes gravitationnelles provenant de la fusion de trous noirs. La route a été très longue, mais ce n’est que le début. C’est le premier d’une longue série à venir… maintenant que nous savons que les trous noirs binaires existent, nous allons commencer à écouter l’Univers.”
10.56h ET :Le physicien Rainer Weiss nous donne plus de détails sur la découverte et la sensibilité du laboratoire LIGO. C’est absolument époustouflant que LIGO ait été capable de détecter des changements aussi minuscules avec une précision aussi incroyable.
10.57h ET : Alors, comment fonctionne LIGO ? En gros, les physiciens envoient de la lumière laser dans deux tuyaux en forme de L, et cette lumière est renvoyée par un ensemble de miroirs. Toute petite ondulation de l’espace-temps provoque de légers changements de synchronisation dans la lumière laser, et les détecteurs de LIGO sont capables de les détecter.
10.59am ET :Ooooh Weiss faisant une allusion aux physiciens théoriques. Brûlez !
11.01h ET :Oh mec, c’est merveilleux de voir tous les scientifiques impliqués s’embrasser et se réjouir. C’est un jour si important, et il a nécessité tant de travail acharné de la part de tant de chercheurs.
11.04h ET :La détection des ondes gravitationnelles sera publiée aujourd’hui dans Physical Review Letters, avec d’autres articles à venir.
11.06h ET :Nous assistons maintenant à une simulation de la façon dont les ondes gravitationnelles proviennent en fait de la fusion de deux trous noirs. La puissance totale produite par les ondes gravitationnelles pendant la brève collision de ces trous noirs était 50 fois supérieure à la puissance produite par toutes les étoiles de l’Univers réunies. Whoa.
11.07am ET : Parce que la collision a été si courte, l’énergie libérée n’était pas tout à fait aussi importante, juste l’équivalent de prendre trois soleils et de les annihiler, NBD.
11.07h ET :Nous allons maintenant pouvoir essayer de détecter les ondes gravitationnelles d’un grand nombre d’autres événements astronomiques. “LIGO a ouvert une nouvelle fenêtre sur l’Univers”, déclare Kip Thorne, cofondateur de LIGO.
11.08h00 ET : Ce qui est vraiment passionnant dans tout cela, c’est que cela nous donne une toute nouvelle façon de voir l’Univers – tout comme la découverte des ondes radio. “Je pense que nous pouvons être pratiquement sûrs que nous verrons de grandes surprises – peut-être même de plus grandes surprises à travers la fenêtre des ondes gravitationnelles qu’à travers les fenêtres radio et rayons X”, a déclaré Thorne.
11.10h ET : “Wow, Einstein serait rayonnant en ce moment, n’est-ce pas ?” OUI, Córdova, il le serait !
11.13h00 ET :Ok, pendant que nous remercions officiellement, nous allons nous plonger dans l’article qui vient d’être publié pour vous donner plus de détails.
11.15h ET : C’est l’heure des questions !
11.16h ET :Les chercheurs ont-ils pensé que le résultat était trop beau pour être vrai ? Absolument. C’est pourquoi il leur a fallu si longtemps pour faire l’annonce après la découverte du signal en septembre.
11.22h ET :Bonne question : Devons-nous nous attendre à voir beaucoup d’autres ondes gravitationnelles, ou avons-nous eu de la chance et repéré un événement qui ne se produit qu’une fois par décennie ? Réponse courte : Oui ! Les physiciens devraient être en mesure de voir quelques signaux supplémentaires cette année, et ils vont pouvoir augmenter la sensibilité des interféromètres pour espérer obtenir davantage de relevés.
11.29h00 ET :Quelques grandes questions sur la suite des événements. Un développement passionnant est le lancement de LISA – le projet d’antenne spatiale à interféromètre laser – qui est un observatoire spatial des ondes gravitationnelles. C’est important, car LISA sera capable d’écouter les signaux d’ondes gravitationnelles sans aucun bruit de fond provenant de la Terre.
11.30 heures ET : Apparemment, nous sommes environ 90 000 à regarder ce flux en direct. F*ck yeah, science !
11.31h ET : Autre fait amusant, Kip Thorne était un consultant scientifique sur Interstellar. Alors qui est impatient de voir Interstellar 2 ?
11.32h ET :Nous passons en revue beaucoup de questions ici parce qu’il y a beaucoup de détails à partager. Mais le message essentiel que vous devez savoir est que ce n’est que le début. Les interféromètres vont devenir plus sensibles et pourront capter des fréquences plus basses, ce qui signifie que nous serons en mesure de mieux comprendre ces ondes gravitationnelles à l’avenir.
11.33h ET :Bonne question : Qu’est-ce que cela signifie pour nous, ici sur Terre ? Cela nous fait-il progresser dans la science du voyage dans le temps ? “Cela nous permet de mieux comprendre comment l’espace-temps se comporte lorsqu’il est extrêmement déformé”, déclare Thorne. “Je ne pense pas que cela va nous rapprocher de la capacité à voyager dans le temps. J’aimerais que ce soit le cas, mais c’est une autre direction.” Merde, désolé les gars.
11.37h ET : Avec toutes les mises à jour, nous n’avons pas eu l’occasion de vous dire à quel point nous sommes bouleversés, heureux et excités par cette nouvelle. La science est toujours géniale, mais c’est l’une des plus grandes choses qui se soit produite depuis le lancement de ScienceAlert il y a huit ans, et écrire cela maintenant est tout simplement époustouflant (et ce n’est pas seulement le fait de parler tôt le matin). Merci à vous tous d’avoir regardé et de vous être enthousiasmés avec nous. Nous ne pourrions pas le faire sans vous.
La conférence de presse a été diffusée en direct ici :