Deux trous noirs qui fusionnent émettent des ondes gravitationnelles (simulation). Crédit : MPI

Cent ans exactement après qu'Einstein ait prédit leur existence, les ondes gravitationnelles viennent d'être observées par l'observatoire américain Ligo.

L'analyse des données, réalisée conjointement avec l'équipe européenne de Virgo, montre un signal émis par la fusion de deux trous noirs de 29 et 36 masses solaires.

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Parmi les physiciens et astrophysiciens qui en ont eu vent - nous ne parlons pas là des rumeurs qui couraient il y a quelques semaines -, cette découverte est qualifiée « d'extraordinairement importante. ».

Bien sûr, les scientifiques sont convaincus depuis des années de l'existence des ondes gravitationnelles — le comportement du pulsar binaire PSR1913+16, découvert par Russel Alan Hulse et Joseph Hooton Taylor, prix Nobel en 1993, ne peut s'expliquer que par l'émission de telles ondes. Mais encore fallait-il les voir !

Désormais, l'Univers n'est plus observé seulement à travers le prisme des ondes électromagnétiques. Les frémissements de la trame de l'espace-temps, ces fameuses ondes gravitationnelles imaginées par Albert Einstein dans un article de 1916, vont permettre de sonder le cosmos à des distances et dans des régions inatteignables jusqu'ici : des confins de l'Univers aux horizons des trous noirs.

« Et il y aura des surprises ! » s'enthousiasme un chercheur qui, n'étant pas impliqué, tient à garder l'anonymat jusqu'à l'annonce officielle prévue le 11 février 2016.

À vrai dire, cette première observation est déjà en soi une surprise : personne ne s'attendait à ce que le premier événement observé par un détecteur d'ondes gravitationnelles au sol soit dû à une fusion de trous noirs. Les spécialistes auraient tous misé sur des événements un peu moins violents, mais plus courants : des fusions d'étoiles à neutrons.

Par ailleurs, les masses mises en jeu sont un peu plus importantes que ce que les astrophysiciens attendaient. Faudra-t-il amender les modèles de physique stellaire sur lesquels reposent les prédictions des chercheurs ? Il est évidemment trop tôt pour le dire.

Tester les idées d'Einstein

Cette observation, qui valide une fois de plus la théorie de la relativité générale d'Einstein, promet aussi de pouvoir la tester dans un régime nouveau, dans lequel la gravité est très intense (en « champ fort »). Les théoriciens ont en effet réalisé des prédictions très précises sur la forme et l'intensité des ondes gravitationnelles obéissant strictement à la théorie d'Einstein.

Seront-elles validées ? Il faudra sans doute attendre le lancement de la mission spatiale européenne Lisa en 2034, chargée de détecter les ondes gravitationnelles depuis l'espace, pour avoir la réponse.

[Note : Vous pouvez lire notre dossier consacré à la relativité générale et les expériences en cours, dont Ligo et Virgo, dans notre numéro 544, « Penser l'univers aujourd'hui ».]