Le monde de la physique est en pleine ébullition depuis quelques semaines alors que des tweets et des rumeurs suggèrent que les scientifiques ont peut-être détecté des ondes longtemps recherchées dans l'espace-temps, appelées ondes gravitationnelles. Bien que certaines de ces hypothèses soient spéculatives, certaines données suggèrent que les chercheurs de l'Observatoire des ondes gravitationnelles à interféromètre au laser (LIGO) pourraient avoir découvert les premières preuves directes de ces ondes depuis qu'Albert Einstein avait proposé leur existence il y a un siècle dans sa théorie générale. de la relativité.
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Voici cinq choses à savoir sur les ondes gravitationnelles pour vous préparer à la prochaine annonce.
Que sont-ils?
Si vous considérez l'univers comme un vaste océan, les ondes gravitationnelles sont comme des ondulations causées par la chute d'un objet à sa surface. Selon la théorie d'Einstein, des changements dans l'accélération d'objets volumineux dans l'espace, tels que des étoiles à neutrons et des trous noirs, déclenchent ces ondulations rayonnantes à travers le tissu de l'espace-temps - avec les effets les plus dramatiques des collisions, écrit Joshua Sokol pour New Scientist .
Pourquoi sont-ils si gros?
Les ondes gravitationnelles renforceraient non seulement la relativité, mais pourraient également aider les scientifiques à étudier de nombreux phénomènes mystérieux dans le cosmos. À l'heure actuelle, les astronomes scrutent le ciel en utilisant le spectre électromagnétique, qui révèle différents types d'objets en fonction de la longueur d'onde. Les ondes gravitationnelles seraient «le moyen le plus direct d’étudier la grande fraction de l’univers qui est obscure», explique à Weiz Gizmodo, scientifique à LISA Pathfinder. Les ondes traversent des corps difficiles à repérer, laissant entrevoir des formes mystérieuses qui ressembleraient à les voir dans une toute nouvelle longueur d’onde.
Bien qu'insaisissables, ces ondulations sont également au centre de nombreuses théories sur les tout premiers débuts de l'univers. Les calculs montrent que l'univers a connu une période d'expansion rapide quelques secondes après le Big Bang. Les ondes gravitationnelles créées au cours de cette période d’inflation rapide se seraient tordues à travers l’arrière-plan cosmique à micro-ondes, le premier rayonnement qui imprègne l’univers. Les ondulations laisseraient une marque comme une empreinte digitale qui pourrait être attribuée au tout début de l'existence. LIGO est conçu pour détecter les vagues les plus récentes sur le plan cosmique, mais le simple fait de prouver qu’elles existent constituerait un grand pas en avant.
Comment les scientifiques les recherchent-ils?
La plupart des détecteurs d'ondes gravitationnelles fonctionnent en essayant de détecter des changements infimes de la distance entre les objets séparés par un nombre connu, rapporte Maddie Stone pour Gizmodo. L'idée est qu'une onde traversant la Terre riderait l'espace-temps d'une manière qui modifierait cette distance.
Plusieurs expériences sont en cours dans le monde entier, chacune testant différentes techniques. LIGO, par exemple, dispose de deux détecteurs distants de plus de 3 000 km et regroupe les données de 75 observatoires dans le monde entier afin de détecter et de trianguler les signaux possibles des ondes gravitationnelles traversant la Terre. D'autres chercheurs ont proposé d'utiliser des horloges atomiques très sensibles pour détecter les distorsions temporelles. L'Agence spatiale européenne a récemment lancé un satellite qui testera une technologie qui pourrait aider les scientifiques à concevoir de nouvelles méthodes de mesure des fluctuations minuscules de l'espace.
Pourquoi sont-ils si difficiles à détecter?
Lorsque vous laissez tomber une pierre dans un plan d'eau, les ondulations diminuent au fur et à mesure qu'elles s'éloignent de l'épicentre. Les ondes gravitationnelles suivent le même principe de base. L'espace est vaste et les scientifiques pensent que nombre des sources d'ondes gravitationnelles sont des corps qui planent sur les bords de l'univers, ce qui signifie que tout signal atteignant la Terre serait extrêmement faible et difficile à isoler. La plupart des observatoires à la recherche d'ondes gravitationnelles doivent rechercher des distorsions minuscules dans la structure de l'espace-temps - les détecteurs LIGO, par exemple, peuvent mesurer des décalages aussi petits qu'un dix millième du diamètre d'un proton, écrit Sokol.
Attendez, pourquoi cela vous semble familier?
Ce n'est pas la première fois que des scientifiques annoncent la découverte d'ondes gravitationnelles. En 2014, les astronomes travaillant avec l'observatoire BICEP2 situé près du pôle Sud ont déclaré avoir trouvé des preuves de l'existence d'ondes gravitationnelles à l'aube de l'univers. Mais cela s'est avéré être une fausse alerte causée par la poussière cosmique. LIGO a également eu ses propres faux positifs dans le passé. En 2010, avant que l'observatoire ne devienne plus sensible à sa sensibilité actuelle, les chercheurs ont détecté ce qu'ils pensaient être la preuve d'une onde gravitationnelle, mais se sont rendus compte plus tard que c'était simplement un signal que leurs propres scientifiques avaient fait pour vérifier s'ils pouvaient distinguer un faux signal. et la vraie chose.
Nous ne saurons pas avec certitude ce qui s’est passé à LIGO avant jeudi, mais il ressort des registres publics de l’observatoire qu’ils pourraient être réellement sur une piste cette fois-ci. Depuis le début de l'expérience actuelle en septembre dernier, les journaux montrent que les chercheurs de LIGO ont suivi au moins trois pistes dans différentes parties du ciel, rapporte Sokol. Ce pourrait être une autre fausse alerte, mais pour le moment, physiciens, astronomes et amateurs de l'espace attendent avec une excitation croissante.
