La première détection des ondes gravitationnelles...

Einstein était un génie ! Vous en doutiez ?

Voilà quelques jours déjà que ma tendre moitié me raconte les dernières nouvelles scientifiques et ne me parle que de ça !  

Lui qui a fait des études de physique comprend au moins l'importance de cet événement. 

Il s'agit en effet d'une "découverte" majeure...qui met en ébullition le monde scientifique.

Les ondes gravitationnelles avaient été prédites par Einstein dans sa théorie de la relativité, il y a déjà un siècle (en 1915): elles ont été détectées pour la 1ère fois sur Terre, par des astrophysiciens américains en septembre dernier.

Il ne s'agit donc pas à proprement parler d'une découverte mais d'une confirmation supplémentaire de l'existence de ces ondes dont personne ne mettait en doute l'existence comme, d'ailleurs, celle de la relativité d'Einstein. 

Qu'est-ce qu'une onde gravitationnelle ?

Je vais essayer avec des mots simples de vous expliquer ce phénomène...

Albert Einstein a décrit la gravitation comme une déformation de l'espace. Les masses importantes, comme le Soleil par exemple, courbent l'espace, à la manière de quelqu'un qui se trouverait sur un trampoline. La déformation est d'autant plus importante que la masse est grande. 

Si les masses bougent, les déformations se déplacent et se propagent à travers l'espace, formant des ondes gravitationnelles.

A quoi ressemble une onde gravitationnelle ?

Celles-ci sont semblables aux ronds qui se forment dans l'eau et se propagent à la surface d'un étang lorsqu'on y jette une pierre ou lorsqu'on fait des ricochets.

Plus on est loin du jet de pierre, plus la vague est faible. Donc, les ondes se déplacent en s'éloignant du point d'impact et en s'atténuant à mesure qu'elles s'éloignent du point initial.

Dans l'espace, le phénomène est invisible pour un être humain mais il existe. Tout du moins Einstein en avait démontré l'existence...

Lorsque les ondulations se propagent très vite à la vitesse de la lumière, elles provoquent un rapprochement ou au contraire un éloignement des objets (étoiles, ...) se trouvant dans l'espace puis les objets reprennent ensuite leur place initiale. 

Ces ondes peuvent être mesurées avec des instruments précis ou lors d'une phénomène particulièrement violent. 

Un peu d'histoire ...

Lors de sa découverte, Einstein était conscient de la difficulté d'observer le phénomène.

Dans les années 50, un physicien américain, Joseph Weber a construit les premiers détecteurs. 

En 1974,  Russel Hulse et Joseph Taylor observent un pulsar (une étoile à neutrons qui émet un rayonnement) qui tourne en orbite autour d'un autre astre. Ils observent le mouvement autour de ces deux étoiles et détectent une variation d'énergie correspondant exactement à celle prévue par la théorie d'Einstein : ils ont alors la confirmation indirecte de l'existence des ondes gravitationnelles et cette découverte leur vaut le Prix nobel de physique en 1993. 

Puis une fausse alerte en 2014, a rappelé aux scientifiques les difficultés d'observations et de mesures dans l'espace, même pour des spécialistes.

Depuis les années 90, les États-Unis ont construit LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), un observatoire composé de deux instruments géants installés, un en Louisiane, l'autre dans l'État de Washington. 

Cet appareil puissant et complexe permet de mesurer des écarts de distance infinitésimal lorsque deux masses distinctes se déplacent dans l'espace. 

La France et l'Italie ont fait de même en construisant VIRGO près de Pise qui est actuellement en arrêt suite à d'importantes modifications.

Depuis 2007, les chercheurs travaillent ensemble et analysent les résultats. 

Comment les chercheurs ont-il fait pour découvrir ce phénomène le 14 septembre 2015 ? 

Pour mesurer des ondes gravitationnelles, il faut des instruments capables de mesurer des mouvements très petits, avec des détecteurs situés à des distances très grandes. C'est le cas de LIGO et de VIRGO.

Quelques milliardièmes de mètres ! 

C'est le déplacement que les chercheurs ont pu observer le 14 septembre dernier ce qui correspond à une déformation infime de l'espace...

Ils ont découvert que deux masses en se percutant avaient créé cette déformation : il s'agit de la fusion de deux trous noirs. En se fusionnant, ces deux énormes masses (qui attirent et absorbent tout sur leur passage) ont provoqué des ondes gravitationnelles. Il faut dire que chaque trou noir représentait une masse respectivement de 29 et 36 fois celle de notre soleil !

Cette rencontre entre deux trous noirs aurait eu lieu dans un espace-temps très lointain qui me donne le vertige rien que de l'écrire : entre 800 millions et 1.3 milliard d'années (lumières bien sûr!), ce qui veut dire que cela s'est passé très très loin de nous.

Mais les  chercheurs  ne savent toujours pas dans quelle zone précise de l'univers a eu lieu la rencontre de ces deux trous noirs. 

Les scientifiques ont attendu d'avoir vérifié leurs découvertes pour en parler dans les médias.

Une conférence spéciale du CNRS du 11 février dernier a fait état de cette formidable découverte qui met en émoi tous les scientifiques du monde entier. 

En quoi cette "découverte" est-elle si importante pour la science ?

Cette observation est très importante pour le milieu scientifique...

- C'est la première fois qu'un tel phénomène, pourtant prédit par Einstein en 1915, a pu être observé, mesuré et entendu (et oui il y le son !). On parle évidemment d'un prix Nobel pour ses principaux découvreurs. Les ondes gravitationnelles sont des phénomènes encore msytérieux qui deviennent plus concrets puisqu'on a pu les observer. Cette découverte est attendue depuis des décennies par les astrophysiciens.

- Cette découverte prouve l'existence des trous noirs auxquels, ironie de l'histoire, Einstein lui-même ne croyait pas. 

- Maintenant qu'on a vérifié leur existence, un appareil encore plus puissant et précis pourra être conçu pour mieux observer les ondes gravitationnelles. 

Tous les ingénieurs sont déjà au travail !

- Une nouvelle fenêtre s'ouvre sur l'univers.

Jusqu'à présent tout ce que les scientifiques connaissaient de l'univers c'était une vision des objets par les particules de lumière appelés les photons. 

Une nouvelle branche de l'astrophysique, celle de l'astrophysique gravitationnelle voit le jour.  Elle permet d'accéder à une nouvelle vision du cosmos : "c'est comme si en plus de l'image que l'on avait jusqu'à présent, on avait maintenant le son"...

La compréhension de l'univers en est profondément modifiée. Certains phénomènes mystérieux trouveront ainsi peut-être une explication, comme par exemple la formation des galaxies.

Les chercheurs pensent même qu'un jour, ils pourront remonter jusqu'à la première milliseconde avant la naissance de l'univers, le  fameux Big Bang...

- Un véritable réseau mondial est en train de se créer puisque d'autres interféromètres vont être installés sur notre planète afin de mesurer les mouvements de l'univers selon plusieurs points de la Terre et de l'espace.   

Ce qui va changer dans notre vie ?

Rien pour l'instant...à part que l'événement est comparable au niveau scientifique au moment où Galilée a annoncé que la terre tournait autour du soleil.

Il avait créé une vrai révolution !

Pour chacun de nous, la mise en évidence des ondes gravitationnelles "ne va changer pas notre vie demain matin".

Mais les avancées technologiques réalisées pour mettre au point les détecteurs d'ondes pourraient avoir des retombées sur notre vie quotidienne. L'avenir nous dira lesquelles. 

D’ailleurs, pour la petite histoire, si on n’avait pas introduit dans la conception des GPS, le facteur ondes gravitationnelles, on devrait recalibrer nos appareils tous les jours. Ne me demandez pas pourquoi...

Mes sources 

Pour les très forts en science vous pouvez lire dans son intégralité :

- l'article de la Revue en ligne "La Recherche"  du 12/02/2016. 

- l'article du Monde du 11 février 2016. Vous y trouverez le schémas précis d'un interféromètre et du réseau mondial d'observation. 

ainsi que la plupart des articles de presse. En effet tous les médias ont relaté l'événement cette semaine.

Pour les blogueurs et blogueuses vous pouvez lire l'article super intéressant sur le blog de PLK. 

Enfin,pour les fans d'Einstein, un numéro special de la Recherche (parue en décembre 2015) est encore en kiosque.