Des chercheurs de Villeurbanne et d’Annecy ont participé à la première observation d’ondes gravitationnelles, des ondulations de l’espace-temps provoquées par la fusion de deux trous noirs il y a 1,3 milliard d’années, mais enregistrées en septembre 2015 aux Etats-Unis.
La gravité est une force présente partout dans l’Univers qui provoque l’attraction entre des objets en fonction de leur masse. Plus la masse est importante plus les objets s’attirent. Quand ces objets sont énormes, leur attraction et leur fusion modifient l’espace et le temps dans leur environnement. C’est une des aspects de la relativité générale établie par Einstein qui montrait l’interdépendance entre la matière et la vitesse, entre l’espace et le temps.
C’est ce qui se passe avec les trous noirs, ces secteurs de l’Univers où la densité est telle que l’attraction empêche la lumière d’être émise. En 1916, Albert Einstein avait prévu l’existence d’ondes gravitationnelles, provoqué par des événements énormes dans l’univers. Les physiciens pensaient que ces événements pouvaient être le rapprochement de deux trous noirs.
Pour observer des ondes gravitationnelles, des équipes d’astronomes et de physiciens du monde entier ont lancé des programme et créé des capteurs capables d’enregistrer les échos de ces ondes émies très loins mais perceptibles sur terre. Trois détecteurs ont été installés, deux au Etats-Unis avec le programme LIGO, l’autre près de Pise (Italie), dans le cadre du programme VIRGO, auquel participent plusieurs équipes d’Auvergne Rhône-Alpes.
La collaboration VIRGO réunit six laboratoires du CNRS : le Laboratoire d’Annecy-le-Vieux de physique des particules (Annecy), le Laboratoire des Matériaux avancés (Villeurbanne), le Laboratoire Astroparticules et cosmologie (Paris), le laboratoire Astrophysique relativiste (Nice) le Laboratoire de l’accélérateur linéaire (Oersay), le laboratoire Kastler Brossel (Paris).
Le 14 septembre à 11h51 heure de Paris, des ondes ont été détectées par les détecteurs de LIGO aux Etats-Unis. Immédiatement, les scientifiques ont échangé avec leurs collègues, des centaines de mails, pour identifier l’étude du phénomène, partager les informations.
L’analyse des données par les équipes de LIGO et de VIRGO, a permis d’estimer que les deux trous noirs qui se sot approchés pendant des milliards d’année, ont fusionné il y environ 1,3 milliards d’années. Mais l’onde a mis ce temps pour parvenir à la Terre. L’un des trous noirs avait une masse 29 fois supérieure à celle su Soleil l’autre 36 fois. La collision absorption s’est produite à une vitesse égale à la moitié de celle de la lumière.
Le nouveau trou noir est plus léger que la somme des deux trous noirs. Une partie de la masse environ l’équivalent de trois Soleil a été dissipé en énergie sous forme d’ondes gravitationnelles. C’est une vérification de l’équation d’Einstein qui explique que la quantité d’énergie est égale produit de la masse par la vitesse au carré.
