Les ondes gravitationnelles — Astronomie, 14–17 ans
Les mouvements violents d’objets massifs peuvent envoyer des ondulations à travers l’espace-temps. Mesurer ces ondulations permet de détecter des événements comme la fusion de trous noirs, d’une manière que la lumière ordinaire ne permet pas.
Des ondulations de l’espace-temps
Dans la description d’Einstein, la masse et l’énergie modifient la forme de l’espace-temps. Lorsque des objets très massifs accélèrent de façon irrégulière, cette modification peut se propager sous forme d’onde gravitationnelle. L’onde étire légèrement l’espace dans une direction et le comprime dans la direction perpendiculaire, puis inverse ce mouvement.
Un nouveau sens pour l’astronomie
L’astronomie observait surtout l’Univers grâce à la lumière, mais certains objets sont sombres ou cachés par la poussière. Einstein a prédit les ondes gravitationnelles en 1916, mais elles sont extraordinairement faibles lorsqu’elles atteignent la Terre. En 2015, LIGO a mesuré le premier signal direct, produit par deux trous noirs qui se rapprochaient en spirale. Une nouvelle manière d’observer l’Univers était née.
Une minuscule variation de longueur
LIGO possède deux bras perpendiculaires de 4 km chacun. Supposons qu’une onde produise une déformation d’une partie sur 10²¹. La variation d’un bras vaut : 4 000 m × 10⁻²¹ = 4 × 10⁻¹⁸ m. C’est bien plus petit qu’un proton. Le détecteur compare les temps de trajet du laser dans les deux bras, car une longueur augmente pendant que l’autre diminue.
Ce ne sont pas des vagues dans l’air
Le mot « onde » fait souvent penser au son, à l’eau ou à un signal radio qui se propage dans une matière. La comparaison est raisonnable, car tous présentent des changements répétés et peuvent transporter de l’information. Une onde gravitationnelle est différente : c’est une déformation variable de l’espace-temps lui-même, qui n’a donc besoin ni d’air ni d’une autre substance. Elle ne pousse pas non plus les objets comme une forte onde de choc.
Écouter des fusions invisibles
Les observatoires d’ondes gravitationnelles peuvent détecter les derniers instants de fusions de trous noirs ou d’étoiles à neutrons, même lorsque peu de lumière s’échappe. Plusieurs observatoires peuvent comparer les heures d’arrivée et estimer la direction de l’événement. Lors d’une fusion d’étoiles à neutrons, les télescopes peuvent aussi trouver un éclair et étudier le même événement avec la gravité et la lumière.
Continue d'explorer
Autres langues
Chargement de MyLeoNes™…