Il y a dix ans aujourd’hui, le 14 septembre, les physiciens ont détecté des vagues gravitationnelles ondulantes pour la première fois dans le cosmos.
Les racines de cette découverte remontent à un siècle. Le général d’Albert Einstein relativité prédit que les objets massifs déformeraient l’espace-temps. Lorsque de tels objets massifs accélèrent – comme lorsque deux trous noirs Collide – ils enverraient des ondulations à travers le cosmos, appelées vagues gravitationnelles, a-t-il posé.
Einstein n’a jamais pensé que nous pouvions les détecter, car la distorsion de l’espace-temps causée par ces vagues serait bien plus petite qu’un seul atome.
Cependant, dans les années 1970, le physicien du MIT Rainer WeissOMS décédé en aoûta proposé qu’il pourrait être possible de détecter ces minuscules ondulations en collisant des trous noirs massifs.
La clé de son schéma était l’interféromètre, qui diviserait un faisceau de lumière laser. De là, la lumière descendait deux chemins séparés avant de rebondir sur des miroirs suspendus et de se recombiner à leur source, où un détecteur de lumière mesurait leur arrivée. Habituellement, si les chemins avaient les mêmes longueurs, ces deux faisceaux reviendraient en même temps.
Mais si une onde gravitationnelle passait, a raisonné Weiss, ces faisceaux seraient toujours aussi légèrement détruits. En effet, les ondes gravitationnelles sont temporairement smoosh et étirer l’espace-temps, créant ainsi des fluctuations dans la longueur des passages à travers lesquels les faisceaux laser se déplacent.
Weiss, avec Caltech Physicien Kip Thornea proposé l’idée d’essayer de mesurer ces vagues insaisissables. Les voies du détecteur, ont-ils soutenu, devaient être très longues pour détecter de tels minuscules signaux. Et le projet aurait besoin de deux détecteurs largement espacés pour éliminer la possibilité que les signaux proviennent de perturbations locales et pour aider à localiser la source de collisions cosmiques.
En 1990, le projet de l’observatoire gravitationnel interféromé au laser (LIGO) avait été approuvé et deux détecteurs en forme de L identiques, avec des bras de 2,5 miles (4 kilomètres) de long, ont été construits à Hanford, Washington et Livingston, en Louisiane, respectivement.
Pendant des années, les détecteurs n’ont rien trouvé. Ligo a donc été amélioré pour devenir plus sensible aux signaux de plus en plus stimulants. Une grande partie de cela impliquait protéger l’équipement des vibrations causée par la circulation à proximité, les avions ou les tremblements de terre lointains, qui pourraient obscurcir les signaux de l’univers lointain.
En septembre 2015, les scientifiques ont allumé les instruments améliorés.
Du jour au lendemain, le 14 septembre, des chercheurs des deux sites LIGO ont détecté quelque chose d’intéressant.
« Je suis arrivé à l’ordinateur et j’ai regardé l’écran. Et voilà, il y a cette image incroyable de la forme d’onde, et cela ressemblait exactement à la chose qui avait été imaginée par Einstein », a déclaré Weiss dans un Documentaire sur la découverte.
C’était un « chirp » fort, ou une fluctuation de la longueur des bras du détecteur, et il était mille fois plus petit que le diamètre d’un noyau.
Le 11 février 2016, les scientifiques ont annoncé que l’événement qu’ils avaient détecté provenait de l’écrasement de deux trous noirs massifs qui est entré en collision il y a environ 1,3 milliard d’années. L’expérience des ondes gravitationnelles de l’Europe, appelée Vierge, détecté le même événement.
La découverte a inauguré une toute nouvelle manière d’étudier les événements les plus extrêmes de l’univers. Depuis cette première détection, les détecteurs de Ligo, ainsi que son expérience de homologue européenne Vierge et le détecteur d’ondes gravitationnelles kamioka japonais (Kagra), ont détecté autour 300 collisionsy compris les fusions triples de trou noir et la collision de trous noirs et d’étoiles à neutrons. En juin 2023, une équipe de scientifiques a annoncé qu’un faible « fond d’onde gravitationnelle« Permét l’univers grâce à des paires de trous noirs qui virent vers la collision dans tout l’espace et le temps. Et en septembre 2025, des scientifiques de la collaboration LIGO Valida la théorie vieille de Stephen Hawking sur les trous noirs, liant la mécanique quantique et la relativité générale.
Weiss et Thorne, ainsi que leur collègue Barry Barisha reçu le prix Nobel 2017 pour leur travail.
