Les avancées en matière d’intelligence artificielle (IA) continuent de transformer de nombreux domaines scientifiques, et cette fois-ci, c’est l’étude des ondes gravitationnelles qui bénéficie d’une nouvelle révolution. Des chercheurs ont mis au point un programme capable de concevoir des détecteurs d’ondes gravitationnelles bien plus puissants que ceux utilisés aujourd’hui, offrant ainsi de nouvelles possibilités d’explorer l’univers avec une précision inédite.
L’IA, une alliée dans l’étude des ondes gravitationnelles
Les ondes gravitationnelles, ces ondulations dans la structure de l’espace-temps générées par des événements cataclysmiques comme la fusion de trous noirs, sont l’un des phénomènes les plus fascinants de la physique moderne. Bien que l’étude de ces phénomènes ait connu des progrès considérables avec des instruments comme LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) et Virgo, une nouvelle étude suggère que l’on est loin d’avoir atteint les limites de ce que l’on peut détecter.
Un groupe de chercheurs dirigé par Mario Krenn, physicien quantique à l’Institut Max Planck pour la science de la lumière en Allemagne, a récemment développé un algorithme d’IA baptisé Urania, conçu pour explorer des conceptions de détecteurs d’ondes gravitationnelles plus efficaces que les modèles actuels. Ce programme d’intelligence artificielle a permis d’identifier pas moins de 50 nouveaux modèles de détecteurs qui surpassent les meilleures conceptions humaines.
Pourquoi cela est-il révolutionnaire ? Les détecteurs d’ondes gravitationnelles, comme LIGO et Virgo, sont capables de mesurer d’infimes fluctuations dans l’espace-temps causées par des événements cosmiques extrêmes. Cependant, Urania a proposé des modèles qui pourraient rendre ces instruments encore plus sensibles et donc capables de détecter des événements beaucoup plus éloignés et moins puissants, notamment des fusions de trous noirs beaucoup plus lointaines ou des événements provenant des premières étoiles de l’univers.
Un bond en avant dans la capacité d’observation de l’univers
Les détecteurs proposés par l’IA couvrent une gamme de fréquences bien plus large que celles actuellement explorées. De 10 à 5 000 Hz, cette large bande permettrait de capter une plus grande diversité de signaux cosmiques. Les chercheurs estiment que ces nouveaux modèles pourraient augmenter par 50 la capacité observable de l’univers, une avancée comparable à passer d’un simple murmure entendu à côté de soi à une conversation audible à l’échelle de toute une ville.
Une des principales avancées réside dans la possibilité d’améliorer la détection des supernovas. Ces explosions d’étoiles, qui libèrent des quantités colossales d’énergie, génèrent également des ondes gravitationnelles. L’IA permet de concevoir des détecteurs qui augmenteront la sensibilité de l’instrument de 1,6 fois par rapport aux projets d’amélioration les plus récents de LIGO, tels que le Voyager. Cela quadruplerait potentiellement le nombre d’événements détectables et permettrait d’étudier des signaux plus faibles, plus éloignés, et d’obtenir des informations plus détaillées sur l’univers lointain.
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Crédits : vchal/istockL’IA, un outil d’innovation scientifique
Ces nouvelles découvertes ne se limitent pas à améliorer la technologie existante ; elles ouvrent également des portes sur de nouvelles formes d’exploration de l’univers. En particulier, les détecteurs d’ondes gravitationnelles conçus par Urania pourraient jouer un rôle majeur dans la détection des étoiles à neutrons binaires. Ces systèmes d’étoiles très denses fusionnent également en émettant des ondes gravitationnelles qui fournissent des informations cruciales sur la matière ultra-dense qui les compose.
L’un des avantages remarquables de ces détecteurs est leur capacité à capturer des signaux post-fusion. Ces signaux, issus de la collision de deux étoiles à neutrons, contiennent des informations vitales pour comprendre des états exotiques de la matière dans des conditions extrêmes. Ainsi, en plus de permettre de mieux comprendre l’évolution de l’univers, ces détecteurs ouvriront la voie à une exploration de phénomènes astrophysiques qui nous étaient jusqu’ici inaccessibles.
Vers une nouvelle ère pour la science de l’univers
Ce travail illustre une tendance de plus en plus présente : les machines, via l’intelligence artificielle, peuvent surpasser les limites humaines dans des domaines aussi complexes que l’astronomie et la physique. L’IA permet non seulement de découvrir de nouvelles solutions à des problèmes scientifiques de longue date, mais aussi de repenser la manière dont nous concevons nos instruments d’observation. Selon Krenn, la tâche des scientifiques est désormais de comprendre ce que la machine a accompli et d’interpréter ses résultats, marquant ainsi un tournant dans la manière dont la science pourrait évoluer dans le futur.
L’étude sur Urania et ses détecteurs d’ondes gravitationnelles pourrait ainsi jouer un rôle de catalyseur dans le développement des instruments scientifiques de demain, qu’il s’agisse de la compréhension des origines de l’univers ou de la découverte de phénomènes invisibles jusque-là.
