Tirer des lasers sur la Lune pour détecter les ondes gravitationnelles du premier univers

Une équipe de chercheurs européens a suggéré que l’orbite de la Lune pourrait être utilisée comme un gigantesque détecteur d’ondes gravitationnelles – des ondulations dans le tissu même de l’espace-temps. Ces ondes, beaucoup plus petites que celles que peuvent capter les détecteurs existants, pourraient provenir de l’univers primordial.

Les événements cosmiques impliquant des masses énormes, telles que les collisions entre trous noirs, peuvent libérer tellement d’énergie qu’ils déforment physiquement le continuum espace-temps, entraînant des ondulations appelées ondes gravitationnelles. Alors que ce phénomène a été prédit pour la première fois par Albert Einstein il y a plus d’un siècle, les ondes gravitationnelles n’ont été directement détectées qu’en 2015.

Pour détecter les ondes gravitationnelles, des installations comme les lasers à faisceau LIGO et Virgo descendent dans des tunnels de 4 km (2,5 miles) de long et attendent. Le raisonnement est que, après avoir réduit d’autres influences environnementales, tout petit changement dans ce faisceau laser indique qu’une onde gravitationnelle l’a balayé, déformant littéralement la réalité. Cette distorsion ne représente peut-être qu’un millième de la largeur d’un proton, mais ces instruments sensibles peuvent la détecter.

Des dizaines de détections ont été effectuées au fil des ans, mais la technologie actuelle ne peut capter les signaux que dans certaines fréquences. Dans la nouvelle étude, des chercheurs de l’UAB et de l’IFAE en Espagne et de l’University College de Londres ont proposé une nouvelle façon de détecter les ondes gravitationnelles à des fréquences beaucoup plus basses, en utilisant l’orbite de la Lune autour de la Terre.

Les astronautes d’Apollo ont laissé des miroirs sur la surface lunaire, et les observatoires ici sur Terre leur envoient en continu des lasers et mesurent leur réflexion. Cela permet aux scientifiques de suivre la distance de la Lune à la Terre, avec une précision de 1 cm (0,4 po). D’une certaine manière, il s’agit d’une version à plus grande échelle des détecteurs d’ondes gravitationnelles existants – mais là où les lasers de LIGO ne parcourent que 4 km, la distance moyenne à la Lune est de 384 400 km (238 855 miles).

La précision de nos mesures jusqu’à la Lune, plus la distance supplémentaire, plus le fait que la Lune met 28 jours pour orbiter autour de la Terre, tout s’additionne pour rendre cette méthode particulièrement sensible à la détection des ondes gravitationnelles dans la bande des microhertz. Ces fréquences dépassent les capacités des détecteurs existants, mais intéressent particulièrement les scientifiques.

On pense que les ondes gravitationnelles microhertz proviendraient du tout premier univers, car il subit des transitions entre des phases de haute énergie. La détection et le décodage de ces ondes pourraient révéler d’énormes quantités d’informations nouvelles sur une période de l’histoire de l’univers difficile à étudier.

Ce n’est pas la première fois que la Lune est envisagée pour jouer un rôle dans la détection des ondes gravitationnelles. L’année dernière, une autre équipe a proposé que la surface lunaire pourrait constituer un emplacement idéal pour une future installation, grâce à son isolation des interférences de fond. Le principal avantage de la nouvelle proposition, cependant, est qu’elle ne nécessite pas du tout la construction d’une nouvelle installation – les techniques existantes peuvent simplement être réutilisées.

La recherche a été publiée dans la revue Lettres d’examen physique.

Source : UAB

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