L'Europe a accepté d'utiliser un détecteur géant d'ondes gravitationnelles dans l'espace

Le comité du programme scientifique de l'Agence spatiale européenne s'est réuni jeudi (Éka) a donné son feu vert pour préparer la production d'équipements pour l'Observatoire des ondes gravitationnelles à interféromètre laser dans le cadre du projet LISA. La production des trois détecteurs d’ondes gravitationnelles débutera dans environ un an. L'installation sera lancée dans l'espace à une date ultérieure, mais elle constituera un formidable pas en avant dans l'étude de l'univers.

Jusqu'à récemment, les humains pouvaient étudier l'espace dans toute la gamme des rayonnements électromagnétiques, de la radio à l'optique en passant par les rayons gamma. Avec le lancement du Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) aux États-Unis en 2015, les gens ont désormais la possibilité de détecter les ondes gravitationnelles. Grâce à cela, l'univers est apparu aux scientifiques sous un jour nouveau qui ne peut être exagéré.

Par exemple, grâce à LIGO, nous avons pu capter les signaux directement des trous noirs – des objets invisibles et donc toujours virtuels.

Le projet LISA permettra la détection de tels signaux dans une gamme de phénomènes beaucoup plus large. Il devrait détecter des ondes gravitationnelles « archéologiques ».

Les observatoires d'ondes gravitationnelles sur Terre – deux détecteurs LIGO aux États-Unis, un Virgo en Italie et un KAGRA au Japon – sont limités par leur longueur et les effets de toutes sortes de perturbations. Chaque bras de l'interféromètre terrestre mesure environ 3 km de long. Le faisceau laser se déplace de manière répétée le long de chacun d’eux grâce aux miroirs. Si une onde gravitationnelle traverse le détecteur, l’un des chemins est étiré ou comprimé, déformant ainsi la géométrie de l’espace-temps. Ensuite, la barre transversale de cette voie passe plus tard ou avant la barre transversale de la voie adjacente (Les voies sont reliées par la lettre « G »). Dans le détecteur, un faisceau se superpose à l’autre, et la différence de déphasage nous indiquera l’ampleur de l’événement.

La longueur relativement courte des trajets nous permet de détecter les ondes gravitationnelles uniquement à hautes fréquences. Tout d’abord, cela nous limite en termes de masse d’objets. LIGO et d'autres détecteurs détectent uniquement les ondes issues de la fusion d'objets tels que les étoiles à neutrons et les petits trous noirs. Deuxièmement, la fréquence des ondes gravitationnelles augmente juste avant la fusion de ces objets, lorsque la gravité les fait tourner avec force autour d’un centre de masse commun.

Afin de détecter les ondes gravitationnelles basse fréquence, les capteurs doivent être très espacés les uns des autres.

Ce n'est qu'alors qu'il sera possible de constater la gravité des objets couplés un an avant leur fusion. En plus de capturer la fusion de trous noirs supermassifs, qui ne sont pas pressés et émettent donc des ondes gravitationnelles dans la gamme des ondes longues.

Dans le cadre du projet LISA, trois engins spatiaux seront lancés dans l'espace. Chacun d'eux sera un interféromètre laser basé sur des détecteurs déjà testés dans le cadre du projet LIGO. Les détecteurs spatiaux seront disposés en triangle, chacun dirigeant un faisceau vers les deux autres. La longueur de chaque faisceau est de 2,5 millions de kilomètres. Ce sera un outil étonnant qui n’a jamais été entre les mains des scientifiques auparavant. Nous pourrons voir l’univers dans le spectre gravitationnel, si on peut l’appeler ainsi. Dans la vidéo ci-dessus, par exemple, la NASA a montré comment cela pourrait se produire avec la Voie Lactée, où chaque source d'ondes gravitationnelles est associée à un événement ou à un objet. C'est presque comme entrer dans le vif du sujet.

Techniquement, rien n’empêche de placer des détecteurs dans l’espace à différentes distances pour augmenter leur sensibilité aux phénomènes gravitationnels. C’est pourquoi les scientifiques ont justifié la possibilité que les détecteurs soient situés à 295 millions de kilomètres les uns des autres ! Il est possible que d'ici 2034, lorsque les détecteurs LISA seront lancés dans l'espace, nous ayons l'opportunité de rendre ce projet encore plus révolutionnaire.