Les ondes gravitationnelles, Écouter l'Univers

Une conférence du « Congrès 2014 de l'Union des Professeurs de Physique et Chimie », organisé à Lyon.

Nicolas Leroy est chercheur au Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire d'Orsay.

Selon la théorie de la Relativité générale d’Einstein, lorsque deux masses sont en mouvement, il doit se former une déformation de l’espace-temps, qui va pouvoir se propager sur de très grandes distances, que l’on nomme les « ondes gravitationnelles ». Toutefois, les amplitudes de ces déformations sont tellement faibles que les sources les plus intenses en onde gravitationnelle sont les objets astrophysiques les plus denses, comme les étoiles à neutrons ou les trous noirs. Pour détecter ce phénomène il faut utiliser les technologies de pointes dans le domaine de la métrologie pour espérer être sensible à leur passage sur Terre. Cet effort est en cours depuis maintenant plus de 50 ans et nous commençons seulement à atteindre des sensibilités d’instrument suffisantes pour espérer détecter les ondes gravitationnelles émises par les phénomènes les plus violents de l’Univers comme les effondrements d’étoiles ou la coalescence de trous noirs.

La technique de détection la plus utilisée (et la plus sensible) est basée sur l’utilisation d’interféromètres géants de type Michelson. Plusieurs instruments existent aux États-Unis et en Europe et permettent d’atteindre des sensibilités relatives (ΔL/L) de l’ordre de 10–21. Je commencerai par une présentation rapide du cadre théorique et historique des ondes gravitationnelles et des différentes sources pouvant être détectées par les instruments actuels. Je présenterai ensuite plus en détails les instruments actuels et les aspects technologiques nécessaires pour leur fonctionnement. Je présenterai ensuite quelques uns des résultats les plus significatifs obtenus avec la première génération d’interféromètres.

Je finirai par montrer les évolutions instrumentales en cours, mais aussi les nouveaux types d’instruments développés pour la détection dans une grande gamme de fréquence des ondes gravitationnelles.

La conférence :

Pour écouter en ligne la conférence, synchronisée avec les diapositives et le plan de la conférence : « Les ondes gravitationnelles, Écouter l'Univers » (durée : 53 mn).