Un bruit de fond de l'Univers entendu pour la première fois

Ces résultats, dévoilés jeudi, sont le fruit d'une vaste collaboration des plus grands radiotélescopes au monde. Ils ont réussi à capter cette vibration de l'Univers avec "la précision d'une horloge", s'enthousiasment les auteurs et autrices des travaux parus simultanément dans plusieurs revues scientifiques.

Prédites par Einstein en 1916 et détectées cent ans plus tard, les ondes gravitationnelles sont d'infimes déformations de l'espace-temps, semblables à des ondulations de l'eau à la surface d'un étang. Ces oscillations, qui se propagent à la vitesse de la lumière, naissent sous l'effet d'événements cosmiques violents tels que la collision de deux trous noirs.

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Même si elles sont liées à des phénomènes massifs, leur signal est extrêmement ténu. En 2015, les détecteurs d'ondes gravitationnelles LIGO (Etats-Unis) et Virgo (Europe) ont révolutionné l'astrophysique en détectant le frémissement ultra-bref – moins d'une seconde – de collisions entre des trous noirs stellaires, d'une dizaine de fois la masse du Soleil.

Le "tic-tac" des pulsars

Cette fois, un signal bien plus étiré dans le temps trahit un phénomène à plus grande échelle, capté par un réseau de radiotélescopes d'Europe, d'Amérique du Nord, d'Inde, d'Australie et de Chine, du consortium International Pulsar Timing Array (IPTA).

On parle ici d'ondes gravitationnelles générées par des trous noirs de "plusieurs millions à plusieurs milliards de fois la masse du Soleil", dit à l'AFP Gilles Theureau, astronome à l'observatoire de Paris-PSL, qui a coordonné les travaux côté français.

Pour détecter ces ondes, les scientifiques ont utilisé un outil inédit: des pulsars de la Voie lactée. Ils ont pu mesurer un infime dérèglement dans leur tic-tac, avec "des changements inférieurs à un millionième de seconde sur plus de 20 ans", selon Antoine Petiteau, du Commissariat à l'énergie atomique (CEA).

Ces retards étaient corrélés, marque d'une "perturbation commune à tous les pulsars", selon Gilles Theureau: la signature caractéristique des ondes gravitationnelles. "C'était un moment magique", a raconté Maura McLaughlin, du réseau américain Pulsar Search Collaboratory.

L'hypothèse privilégiée de la source de ces ondes pointe vers des couples de trous noirs supermassifs, chacun d'une taille supérieure à celle de notre Système solaire, "prêts à se percuter", selon Gilles Theureau.

afp/edel