Deux signaux repérés par un détecteur d’ondes gravitationnelles pourraient provenir d’une époque proche du Big Bang et avoir un lien avec la matière noire de l’univers.
L’observatoire d’ondes gravitationnelles LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) utilise des détecteurs gigantesques pour rechercher d’énormes ondulations dans le tissu de l’espace-temps, appelées ondes gravitationnelles. Ces ondes proviennent des collisions de trous noirs et d’étoiles à neutrons dans l’univers lointain. Des événements si puissants qu’ils secouent l’espace-temps, avec des ondes dont la longueur d’onde se mesure en centaines de kilomètres.
Des ondulations géantes dans le tissu de l’espace-temps
« Il n’existe pas de sources bien connues d’ondes gravitationnelles de longueurs d’onde plus courtes, comprises entre quelques mètres et quelques kilomètres », explique Michael Tobar, physicien à l’Université de Western Australia à Perth, en Australie. Néanmoins, « dans l’univers, il y a toujours des choses auxquelles on ne s’attend pas », a-t-il ajouté. Au cours d’une expérience qui a duré 153 jours, le cristal des détecteurs du LIGO a ainsi sonné deux fois, chaque fois pendant une ou deux secondes.
Deux signaux intrigants qui pourraient provenir de toutes sortes de phénomènes exotiques : de la nouvelle physique à la matière noire interagissant avec les trous noirs, en passant par des vibrations émises au début de l’univers. Des moyens colossaux sont mis en œuvre pour détecter la matière noire, l’un des composants hypothétiques de l’univers les plus recherchés par les physiciens. Les chercheurs tentent maintenant de déterminer la cause de ces résultats, mais se montrent prudents avant d’annoncer une quelconque découverte, en raison de la nouveauté de cette expérience. Ils ont publié leurs résultats le 12 août dans la revue Physical Review Letters.
Les signaux perçus par le détecteur pourraient révolutionner la physique actuelle
Parmi leurs hypothèses, « les ondes gravitationnelles auraient été émises par un type de matière noire connu sous le nom d’axion, tournant autour d’un trou noir », indique Michael Tobar dans son article. Les axions sont des particules ultralégères hypothétiques, non confirmées, situées au-delà du modèle standard de la physique des particules (qui décrit le comportement des particules subatomiques et les forces de l’univers).
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Les deux ondes pourraient provenir d’un temps où l’univers, peu après le Big Bang, aurait traversé une « transition de phase, un peu comme l’eau qui passe de l’état liquide à l’état gazeux lorsqu’elle bout », explique Francesco Muia, un physicien théoricien à l’université de Cambridge (Royaume-Uni) qui n’a pas participé aux travaux. C’est pourquoi expliquer l’origine des ondes gravitationnelles détectées par le LIGO pourrait nécessiter d’imaginer une physique inconnue jusqu’alors, qui irait au-delà du modèle standard aujourd’hui en vigueur. L’univers des origines garde heureusement de moins en moins de secrets, et une simulation virtuelle géante qui le reconstitue quasiment dans son intégralité permet aujourd’hui d’avoir une idée de sa formation.
D’autres expériences de détection du même type devraient être mises en place dans un avenir proche, notamment en construisant d’autres capteurs d’ondes gravitationnelles. Si plusieurs dispositifs détectent le même signal au même moment, cela pourrait en effet indiquer qu’il a été émis potentiellement quelque part dans l’univers – et qu’il ne s’agit pas d’une erreur de détection.
Source : LiveScience
