Des astronomes détectent pour la première fois les murmures de l’Univers

Après des années de traque, les chercheurs sont finalement parvenus à capter les murmures de l’Univers : un flux constant d’ondulations à basse fréquence dans l’espace-temps.

Bruit de fond cosmique

Les ondes gravitationnelles sont des distorsions de l’espace-temps lui-même, prédites pour la première fois par Albert Einstein il y a plus d’un siècle. Mais ce n’est qu’en 2015 qu’elles ont pu être captées directement grâce à l’installation LIGO. Depuis lors, une centaine de détections ont été réalisées.

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S’il s’agissait toujours de signaux à haute fréquence, provenant des collisions d’objets denses tels que les trous noirs et les étoiles à neutrons, on prédisait depuis longtemps l’existence d’une sorte de bruit de fond, constitué de signaux de fréquence beaucoup plus basse se propageant lentement dans l’Univers.

Alors que les observations précédentes avaient été effectuées à l’aide d’installations souterraines émettant des lasers dans de longs tunnels et recherchant de minuscules distorsions de la lumière indiquant le passage d’une onde gravitationnelle, la nouvelle approche, détaillée dans The Astrophysical Journal, a impliqué un réseau galactique de 68 pulsars millisecondes.

Une grande première

Comparés à des horloges atomiques cosmiques, ces vestiges d’étoiles effondrées en rotation rapide émettent des impulsions électromagnétiques à intervalles extrêmement réguliers, dont un sensible décalage peut révéler le passage d’ondes gravitationnelles à très basse fréquence. L’examen minutieux des données amassées pendant 15 ans dans le cadre du projet NANOGrav a permis de détecter pour la première fois ces « murmures ».

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« Nous avons dû tenir compte d’une multitude d’effets déroutants, tels que le mouvement des pulsars, les perturbations dues aux électrons libres dans notre galaxie, les instabilités des horloges de référence des observatoires radio, et même l’emplacement précis du centre du Système solaire, que nous avons déterminé avec l’aide des missions Juno et Cassini de la NASA », souligne le physicien Michele Vallisneri.

On pense que ce bruit de fond résulte de phénomènes beaucoup plus importants que ceux à l’origine des signaux captés par LIGO. Potentiellement des fusions de trous noirs supermassifs, dont la masse se révèle des millions de fois supérieure à celle de leurs homologues « classiques » et des étoiles à neutrons. Selon l’équipe, les détections deviendront de plus en plus précises au fur et à mesure que d’autres télescopes se joindront au projet.