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Pourra-t-on un jour détecter les ondes gravitationnelles issues du Big Bang ?

Crédits : Pixabay / geralt

Certains événements de fusion étant trop subtils pour être détectés par nos moyens actuels, une équipe de chercheurs propose d’écouter le bruit de fond des ondes gravitationnelles de tous les trous noirs entrant en collision. Une technique nouvelle qui pourrait selon eux nous permettre de voir les ondes gravitationnelles issues du Big Bang.

La toute première détection d’ondes gravitationnelles – en septembre 2015 – a révolutionné l’astronomie. L’événement aura non seulement confirmé une théorie prédite par Einstein un siècle plus tôt, mais elle a également ouvert une nouvelle fenêtre sur le cosmos. Les chercheurs ont pu étudier les fusions de trous noirs lointains, de supernovae et d’étoiles à neutrons en examinant leurs ondes résultantes. En outre, les scientifiques ont émis l’hypothèse que les fusions de trous noirs pourraient être beaucoup plus courantes qu’on ne le pensait auparavant. Selon une nouvelle étude menée par deux chercheurs de l’Université Monash (Australie), ces fusions se produisent une fois toutes les quelques minutes. En écoutant le bruit de fond de l’Univers, prétendent-ils, nous pourrions alors trouver des preuves de milliers d’événements précédemment non détectés.

Selon les Australiens Rory Smith et Eric Thrane, des fusions de trous noirs se produisent toutes les 2 à 10 minutes, quelque part dans l’Univers. Une petite fraction de ces fusions – les plus importantes – pourrait alors être détectée par des instruments avancés tels que l’observatoire laser à ondes interférométriques (LIGO) situé aux États-Unis et l’observatoire Virgo (Italie). Cependant, le reste contribuerait à une sorte de bruit de fond stochastique, et mesurer cette résonance d’onde gravitationnelle permettrait d’étudier les populations de trous noirs à de grandes distances. Un jour, « la technique pourrait même nous permettre de voir les ondes gravitationnelles du Big Bang, cachées derrière les ondes gravitationnelles des trous noirs et des étoiles à neutrons », selon les chercheurs.

Les docteurs Smith et Thrane ne sont pas des amateurs : ils ont tous deux été impliqués dans la mesure des ondes gravitationnelles issues de la fusion d’une paire d’étoiles à neutrons l’année dernière, jugée découverte de l’année 2017 par le magasine Nature. Les deux chercheurs faisaient également partie de l’équipe Advanced LIGO, qui fit la première détection d’ondes gravitationnelles en septembre 2015. À ce jour, six événements d’ondes gravitationnelles ont été confirmés par les collaborations LIGO et Virgo. Mais selon les experts Thrane et Smith, il pourrait y avoir jusqu’à 100 000 occurrences de ce type chaque année, que ces détecteurs pourraient repérer.

Tandis que les événements individuels sont trop subtils pour être détectés, ils ont essayé de développer une méthode pour détecter le bruit de fond des ondes gravitationnelles. Et les deux scientifiques prétendent l’avoir fait, en s’appuyant sur une combinaison de simulations informatiques de faibles signaux de trous noirs, et de masses de données provenant d’événements connus. À partir de là, le duo a été capable de produire un signal dans les données simulées, qui selon lui est la preuve de faibles fusions de trous noirs. Ils espèrent maintenant pouvoir appliquer leur nouvelle méthode aux données réelles. Rory Smith et Eric Thrane auront également accès au nouveau supercalculateur OzSTAR, installé le mois dernier à l’Université de technologie de Swinburne (Australie) pour aider les scientifiques à rechercher des ondes gravitationnelles dans les données LIGO.

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