D3 Ondes gravitationnelles

Topique

L'élément clé de ce modèle est l'interféromètre qui détecte le passage d'une onde gravitationnelle.

Les interféromètres laser terrestres détectent le passage de cette onde gravitationnelle en mesurant l'infime étirement et la compression différentielle qu'elle induit sur deux bras perpendiculaires de plusieurs kilomètres de long. L'infime variation de longueur – bien inférieure à la taille d'un noyau atomique – explique précisément pourquoi la première détection confirmée, la fusion de deux trous noirs, n'a eu lieu qu'en 2015, un siècle après la première prédiction de ces ondes.

Depuis, plusieurs dizaines d'autres fusions ont été répertoriées, chacune identifiée par la même signature caractéristique : une augmentation de fréquence, un « chirp », lorsque les deux objets compacts se rapprochent dans les derniers instants avant leur fusion.

Un futur détecteur spatial étendra ce principe de détection à des fréquences beaucoup plus basses, permettant ainsi d'observer les fusions de trous noirs supermassifs, inaccessibles aux détecteurs terrestres. Ceci s'explique par le fait que les vibrations propres à la Terre et la taille finie de ses bras spiraux limitent ces détecteurs terrestres aux hautes fréquences. Ainsi, de l'interféromètre qui mesure le passage de l'onde qui ouvre ce document, au futur détecteur spatial qui le conclut, en passant par la première détection confirmée et le signal caractéristique de chaque fusion, la détection des ondes gravitationnelles transforme un tremblement de l'espace-temps lui-même, plus petit qu'un noyau atomique, en un signal qui peut être catalogué, compté et étudié à l'infini.

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