• JC Duval

A l'écoute des trous noirs

“Entendre ne veut pas dire écouter car l'ouïe est un sens mais l'écoute est un art”

 

Une onde gravitationnelle, c'est une oscillation de la courbure de l'espace-temps. La fusion de 2 trous noirs peut créer des ondes gravitationnelles. Les trous noirs sont si denses qu'ils peuvent faire vibrer l'espace-temps.

Ces ondes gravitationnelles ont été observées pour la première fois en septembre 2015 suite à la rencontre - on parle de coalescence - de 2 trous noirs, situés à 1,3 milliard d'années-lumière de la terre.

 

LIGO / VIRGO


Les deux systèmes américain et italien, LIGO et VIRGO, sont des détecteurs interférométriques. Ils sont constitués de deux bras perpendiculaires longs de plusieurs kms dans lesquels on envoie un rayon laser.

VIRGO - Interféromètre italien

Le rayon laser est divisé en 2 faisceaux qui font un aller-retour dans chacun des bras.

En temps normal les 2 faisceaux se superposent

Une fois revenus à leur point de départ, étant donné qu'ils parcourent la même distance à la même vitesse, les deux faisceaux se superposent et créent une figure d'interférence. Mais à la moindre perturbation, la figure d'interférence se retrouve inévitablement décalée.

La difficulté du système est de pouvoir isoler la perturbation qui correspond à une onde gravitationnelle.

Les ondes gravitationnelles changent la géométrie de l'univers. Si les distances dans les deux bras sont modifiées, les deux ondes lumineuses du laser ne sont plus en phase et les franges de la figure d'interférence se brouillent.

 

Plus gros encore …


Les astronomes travaillent désormais sur des types d'interféromètres conçus pour être envoyés dans l'espace. Les mesures des lasers seront effectuées par triangulation.

L'objectif est de détecter les ondes gravitationnelles émises par des trous noirs supermassifs.

Projet LISA - Laser Interferometer Space Antenna
 

Plus loin encore …


A ses débuts, l'univers baigne dans un brouillard au sein duquel la lumière ne peut pas s'échapper. La matière est alors un plasma en équilibre thermo-dynamique.

Les photons sont constamment en interaction avec une matière ionisée. Ils sont déviés et absorbés de manière permanente.

Lors de la recombinaison - 380.000 ans après le big-bang, il y a formation des atomes neutres par association des électrons et des noyaux atomiques - les photons ne sont plus perturbés, l'univers devient 'transparent' et un flash illumine la totalité de l'espace.

Les premiers rayons de lumière peuvent alors se diffuser et on retrouve cette trace dans le fond diffus cosmologique.

Le fond diffus cosmologique

Si les ondes gravitationnelles offrent l'énorme avantage de ne pas être perturbées ou arrêtées par la matière, elles bénéficient également de traces originelles plus anciennes encore que celles de la lumière. Si on retrouve ces traces, il serait alors possible d'aller sonder les tout premiers instants de l'univers.

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