Astronomie. Une collusion cosmique de deux trous noirs observée pour la troisième fois

03/06/2017 – 05H00 Washington (Breizh-info.com) – Pour la troisième fois, le double détecteur américain LIGO a repéré le signal d’une collision cosmique de deux trous noirs.

L’information a été diffusée le jeudi 1er juin par les Physical Review Letters. Le premier compte-rendu d’un tel phénomène date de quelque quinze mois (Breizh Info, du 12 février 2016). Et la physique du cosmos s’enrichit de nouvelles interrogations à propos de ces événements catalogués GW (Gravitational wave, pour ‘Onde gravitationnelle’). Le dernier en date est coté GW170104, pour une mesure effectuée le 4 janvier 2017, dont l’interprétation a demandé quatre mois de travail.

Deux des théoriciens qui ont participé à l’élaboration de la physique des trous noirs sont français : Yvonne Bruhat, tout d’abord, fière de ses quatre-vingts treize ans, qui donna en 1952 à Princeton, dans le bureau d’Einstein lui-même, longtemps dubitatif, la solution des équations transformant en objets cosmiques ces trous noirs considérés jusqu’alors comme des artefacts de la théorie ; et Thibault Damour, un physicien de l’Institut des Hautes Études Scientifiques, qui passa ses vacances d’enfant à La Baule, traçant ses équations à même le sable humide, et qui donna en l’an 2000 les caractéristiques générales des signaux émis par la coalescence (la fusion) de deux trous noirs. Ce sont de tels signaux qui ont été à nouveau observés dix-sept ans après leur modélisation.

Il s’agit, en présentation simplifiée, de deux trous gravitationnels ‘pesant’ une trentaine de masses solaires pour l’un, et une vingtaine pour l’autre.

– Il faut imaginer, nous disait l’an dernier Thibault Damour, deux trous noirs issus de l’effondrement de deux étoiles. Ils tournent l’un autour de l’autre, des centaines de millions d’années durant, lentement, puis de plus en plus vite, puis à une vitesse vertigineuse s’approchant de celle de la lumière, et les voilà qui se rencontrent et fusionnent ! Le signal perçu par le détecteur LIGO, c’est cela, une fusion traduite en émission d’ondes gravitationnelles, un clin d’œil, et pffuitt, les fréquences et les amplitudes s’effondrent, plus rien, plus aucun signal. C’est fantastique !

Le signal, dont Thibault Damour avait modélisé les caractéristiques générales en fréquence et en amplitude ? Rien d’autre qu’un dernier râle physique avant le néant des émissions. Nul ne sait ce qui se passe ‘à l’intérieur’ du phénomène, ni même si l’expression a encore une signification : plus de signaux veut dire plus aucune information. Difficile de vérifier une théorie physique en l’absence de toute mesure…

La fin du Big Bang ?

Quant à l’origine du phénomène, le doute règne encore. S’agit-il de deux étoiles effondrées mais précédemment éloignées, sans relations originaires, ou d’un système binaire dit ‘à étoiles doubles’, lesquelles, avant leur effondrement, tournaient déjà l’une autour de l’autre ? Impossible de répondre à ces questions à l’aide des mesures disponibles jusqu’à maintenant. Pas plus qu’à cette autre incertitude : les appareils n’indiquent pas, par défaut de sensibilité, si des phénomènes quantiques apparaissent ou non après l’effondrement gravitationnel ; quels pourraient-ils être ? En l’absence de théorie admise comme fiable, aucun instrument de mesure ne peut être conçu et réalisé, qui permettrait d’en confirmer ou d’en infirmer l’apparition.

Pour l’heure, l’appareillage VIRGO européen, qui devrait compléter celui installé en double exemplaire aux États-Unis, n’est pas encore mis en service, à quelques semaines près. C’est d’autant dommageable que le système LIGO doit être arrêté en septembre pour quelque quatorze mois de révisions et d’amélioration technique. Reste, si tout va bien, les prochains mois de juillet et août pour une collaboration et une éventuelle nouvelle manne dans la chasse aux traces éphémères du néant.

D’une manière générale, la mise en évidence des coalescences de trous noirs titille la cosmophysique en vigueur. Si de telles observations se multiplient et que leur fréquence se précise, le principe général d’homogénéité de l’espace, qui préside à la construction des modèles à big bang, sera mis en défaut. Ce qui justifie déjà, chez certains théoriciens, la notion de multivers préférée à celle d’univers. En toute hypothèse, quand les collaborations LIGO/VIRGO seront au point et pourront superposer des événements gravitationnels avec d’autres déjà inventoriés, étoiles à neutrons, pulsars, supernovae, etc., la carte du cosmos observable sera modifiée, et toute l’histoire qu’on en peut écrire. L’apparente simplicité conceptuelle d’un univers-Un né d’un big bang a enchanté des années durant les lecteurs des revues de vulgarisation scientifique. Elle vit sans doute ses dernières heures.

Jean-François Gautier

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