Les ondes gravitationnelles

Les ondes gravitationnelles sont des perturbations de la courbure de l'espace-temps se propageant à la vitesse de la lumière, générées par des masses en accélération asymétrique. Einstein les prédit en 1916 comme conséquence de sa relativité générale — mais les jugea trop faibles pour être jamais détectables. Il avait raison sur leur existence mais sous-estimait l'ingéniosité de l'ingénierie future. Le principe est analogue aux ondes électromagnétiques : de même qu'une charge électrique oscillante génère une onde électromagnétique, une masse oscillante (ou une asymétrie de masse en rotation) génère une onde gravitationnelle. Mais alors que les photons interagissent fortement avec la matière (un mètre d'eau arrête les rayons X médicaux), les gravitons (si la gravité est quantifiée) interagissent si faiblement qu'une onde gravitationnelle traversera l'Univers entier presque sans atténuation — c'est à la fois leur force (elles portent des informations non perturbées sur leurs sources) et leur défi (extrêmement difficiles à détecter). L'effet d'une onde gravitationnelle sur la matière est de déformer alternativement les distances en deux directions perpendiculaires — un étirage dans un axe accompagné simultanément d'une compression dans l'axe perpendiculaire (polarisation plus « + »), alternant à la fréquence de l'onde. Pour la fusion de deux trous noirs à 1,3 milliard d'années-lumière détectée par LIGO en 2015, la déformation relative de l'espace (ΔL/L) était de 10⁻²¹ — soit 1/1000 de la taille d'un proton sur une distance de 4 km. La détecter a nécessité l'instrument le plus précis jamais construit par l'humanité.