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Tendances scientifiques: À l'écoute des murmures de l'univers: des travaux sur les ondes gravitationnelles récompensés par le Prix Nobel

Le Prix Nobel de physique 2017 a été décerné à trois scientifiques, dont deux travaillant en collaboration, pour leurs travaux sur les ondes gravitationnelles. Ces ondes qui traversent l'espace-temps font écho à des cataclysmes très lointains et nous apportent un nouveau langage grâce auquel nous pourrons interpréter les actions des étoiles.

Rainer Weiss, professeur à l'Institut de technologie du Massachusetts, et Kip Thorne et Barry Barish, tous deux de l'Institut de technologie de Californie, ont reçu le prix Nobel de physique. Ils ont ont été récompensés pour leurs travaux dans le domaine des ondes gravitationnelles: des ondulations de l'espace-temps provoquées par des événements cataclysmiques du cosmos telles que des fusions de paires d'étoiles à neutrons, des collisions entre trous noirs ou des supernovas. Il y a une centaine d'année, Einstein prédisait l'existence des ondes gravitationnelles mais avec la certitude qu'il serait impossible de les mesurer. Il a fallu 1,3 milliard d'années pour que les premières ondes identifiées, générées par la fusion en spirale de deux trous noirs, parviennent en 2015 au détecteur de l' Observatoire d'ondes gravitationnelles par interférométrie laser (LIGO) situé aux États-Unis. Malgré l'extrême faiblesse du signal capté par LIGO, son observation aura un impact majeur sur la recherche. Il s'agit en effet d'un moyen totalement inédit d'observer les événements spatiaux les plus violents. Que faut-il pour mesurer l'infinitésimalement petit? LIGO réunit plus de 1 000 chercheurs de plus de 20 pays et l' Académie royale des sciences de Suède indique que les trois lauréats «(…) grâce à leur enthousiasme et leur détermination, ont chacun joué un rôle clé dans la réussite de LIGO. Rainer Weiss et Kip S. Thorne, passionnés de la première heure, et Barry C. Barish, scientifique qui a pris la direction du projet pour le mener à bon terme, ont fait en sorte que quatre décennies d'efforts soient finalement concrétisées par l'observation des ondes gravitationnelles.» En forme de L, les détecteurs sont dotés de deux bras de 4 kilomètres de long chacun renfermant des faisceaux laser identiques. Si une onde gravitationnelle traverse la Terre, le laser d'un des bras du détecteur est raccourci et l'autre allongé. Toutefois, les changements subis sont infimes, de l'ordre d'un millième de diamètre de nucléon, souligne Live Science. Treize chercheurs du projet GRAWITON (Gravitational Wave Initial Training Network), financé par l'UE, ont contribué à la préparation des données qui ont conduit à l'attribution du prix et figuraient parmi les scientifiques dont les travaux ont aidé à formuler l' article 'Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger' publié suite à la première observation d'ondes gravitationnelles. «Les travaux effectués dans le cadre de ce projet ont été rendus possibles par un financement européen consacré aux recherches scientifiques de pointe visant à repousser les limites de la connaissance humaine», déclare Carlos Moedas, commissaire en charge de la recherche, des sciences et de l'innovation. Une meilleure triangulation grâce à un troisième observatoire situé en Europe Il y a encore peu de temps, seuls les deux observatoires LIGO étaient en fonction, l'un à Livingston en Louisiane, l'autre à Hanford, Washington, États-Unis, mais un autre interféromètre laser géant nommé Virgo a été mis en place par l' Observatoire gravitationnel européen - EGO basé à Cascina, près de Pise en Italie. Le 14 août dernier, les trois stations ont détecté les ondes gravitationnelles générées par la coalescence il y a quelque 1,8 milliard d'années-lumière de deux trous noirs stellaires d'environ 31 et 25 masses solaires respectivement. Les ondulations se sont propagées et sont parvenues aux détecteurs avec un décalage infime: le signal a atteint le détecteur Virgo 6 millisecondes après avoir été observé par les détecteurs LIGO. Ceci porte le nombre d'observations d'ondes gravitationnelles à quatre. L'équipe de Virgo explique que le fait de disposer de trois détecteurs améliore considérablement la localisation. «De manière générale, le volume de l'univers susceptible de contenir la source diminue d'un facteur supérieur à 20 lorsque l'on passe d'un réseau à deux détecteurs à un réseau qui en compte trois.» «Avec l'ajout de Virgo, nous sommes entrés dans une nouvelle ère de l'astronomie appelée 'astronomie multi-messagers'», explique Bangalore Sathyaprakash, physicien à la Penn State and Cardiff University et membre de la collaboration LIGO à The Verge. «Cela ouvre vraiment de nouveaux horizons à nos collègues.» Saluant le prix, Rolf-Dieter Huer, président de la Société allemande de physique a déclaré que la détection des ondes gravitationnelles ouvre «une fenêtre sur un monde inconnu qui nous apportera plus d'informations sur l'avenir de l'univers.» Il a déclaré à Live Science qu'il s'agissait d'une découverte extraordinaire.

Pays

États-Unis