Ondes gravitationnelles : 3 questions autour d'une découverte majeure

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Les scientifiques ont annoncé jeudi avoir mesuré l’existence des ondes gravitationnelles.

C'est une découverte physique majeure qui vient confirmer les prédictions d'Einstein... Des équipes internationales de chercheurs ont annoncé jeudi la première détection directe d'ondes gravitationnelles. C'est une avancée majeure en physique qui ouvre une nouvelle fenêtre sur l'univers et ses mystères. Alain Cirou, consultant scientifique d'Europe 1, est revenu sur cette "découverte exceptionnelle".

Qu'est-ce qu'une onde gravitationnelle ? Une onde gravitationnelle est une infime ondulation de l'espace-temps qui se propage dans l'Univers à la vitesse de la lumière. Ces ondes ont été conceptualisées en 1916 par Einstein, le célèbre physicien, dans la foulée de sa théorie de la relativité générale écrite en 1915. Einstein décrit la gravitation comme une déformation de l'espace. Les masses, comme le Soleil par exemple, courbent l'espace. Un peu à la manière de quelqu'un qui se trouverait sur un trampoline. 

Si les masses sont petites, la déformation est faible (un petit pois sur un trampoline, cela ne fait rien). Si les masses sont grandes, la déformation est importante (une personne sur un trampoline, cela déforme la toile). "Ça fait partie de ce que l'on appelle la théorie de la relativité générale d'il y a un siècle (...), c'est une expérience de pensée, une expérience scientifique et c'est très difficile car il faut mesurer des choses très petites. Ce sont plus de 1.000 chercheurs dont 73 laboratoires français qui ont réussi à mesurer ce tout petit décalage de l'espace-temps" explique Alain Cirou.

Qu'a-t-on découvert ? "On a vu, observé, l'espace-temps vibrer, cela veut dire que la mesure grâce à des instruments un événement qui s'est produit à 1 milliard 300 millions d'années lumières (...), deux trous noirs qui ont fusionné et cette fusion a occasionné un tremblement de l'univers, c'est un peu comme si vous aviez de la gelée, il se passe quelque chose dans le gâteau et toute la gelée se met à trembler", détaille Alain Cirou. "On a mesuré (cette déformation), ça s’est passé le 14 septembre 2015, dans cette pièce, mais aussi chez vous, dans votre voiture, n'importe où" poursuit-il.

Comment l'a-t-on mesurée ? Albert Einstein était conscient qu'il serait très difficile d'observer des ondes gravitationnelles. Pendant une cinquantaine d'années, il ne s'est pas passé grand-chose. Puis, dans les années 1950, un physicien américain Joseph Weber s'est mis en tête de les débusquer en construisant les premiers détecteurs. Dans les années 1990, les Etats-Unis ont décidé de construire LIGO, un observatoire ambitieux composé de deux instruments géants, qui utilisent comme source lumineuse un laser infrarouge. L'un est en Louisiane, l'autre dans l'Etat de Washington. La France et l'Italie ont fait de même avec Virgo, bâti près de Pise.

En 2007, LIGO et Virgo ont décidé de travailler main dans la main, en échangeant leurs données en temps réel et en analysant ensemble les résultats. Ces dernières années, les instruments de LIGO ont fait l'objet d'importantes modifications qui ont nécessité leur arrêt. Le détecteur "avancé" LIGO a recommencé à fonctionner en septembre 2015. Et c'est lui qui a détecté le 14 septembre l'onde gravitationnelle GW150914. Virgo a subi le même type de transformations mais il n'a pas encore redémarré. Il devrait recommencer à fonctionner à l'automne.