Les scientifiques ont une nouvelle fois validé la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein avec la détection de l’onde gravitationnelle la plus puissante à ce jour, baptisée GW250114. Cet événement, résultant de la collision de deux trous noirs de 30 masses solaires situés à 1,3 milliard d’années-lumière, fournit la preuve la plus solide à ce jour en faveur de la théorie centenaire d’Einstein.
Des tests rigoureux grâce à une clarté sans précédent
L’onde gravitationnelle a été détectée par le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), basé aux États-Unis, le 14 janvier 2025. Ce qui distingue ce signal est sa clarté exceptionnelle – environ trois fois plus nette que la détection historique de 2015 qui a confirmé pour la première fois les ondes gravitationnelles. Cette précision accrue a permis de tester les prédictions d’Einstein de manière plus approfondie que jamais.
Les améliorations de la sensibilité du détecteur, obtenues grâce à une décennie de mises à niveau minimisant le bruit provenant de sources telles que l’activité sismique, ont été cruciales. Les instruments étaient capables de mesurer des distorsions dans l’espace-temps 700 000 milliards de fois plus petites que la largeur d’un cheveu humain.
Le « Ringdown » du trou noir révèle une confirmation supplémentaire
Après la fusion, le trou noir nouvellement formé a brièvement « sonné », vibrant comme une cloche sonnée. Cette phase émet des modèles d’ondes gravitationnelles (« tonalités ») distinctes qui codent la masse et la rotation du trou noir. Dans GW250114, les chercheurs ont détecté deux tonalités primaires prédites par la relativité générale, les deux mesures s’alignant parfaitement, renforçant ainsi l’exactitude de la théorie.
Pour la première fois, les scientifiques ont également identifié une subtile « harmonique » prédite par les équations d’Einstein, apparaissant au début de la sonnerie. Cette confirmation renforce encore les preuves de la relativité générale. Toute divergence aurait forcé une réévaluation de notre compréhension fondamentale de la gravité.
La loi de la région de Hawking a également été vérifiée
Des analyses antérieures de GW250114 ont confirmé une autre prédiction majeure : la loi des aires de Stephen Hawking, qui stipule que la surface d’un trou noir ne peut jamais diminuer. La superficie combinée des trous noirs d’origine était d’environ 93 000 milles carrés (environ la taille de l’Oregon). La superficie du trou noir qui en résulte s’est étendue à 155 000 milles carrés (plus proche de la taille de la Californie), conformément à la théorie de Hawking.
L’avenir de la recherche gravitationnelle
Malgré le succès continu de la relativité générale, les physiciens reconnaissent qu’elle est probablement incomplète. La théorie ne parvient pas à expliquer la matière noire, l’énergie noire ou à se réconcilier avec la mécanique quantique. L’espoir est que les futures détections d’ondes gravitationnelles révéleront de subtils écarts par rapport aux prédictions d’Einstein, pointant vers une nouvelle physique.
Les détecteurs de nouvelle génération, comme le télescope Einstein prévu en Europe et le Cosmic Explorer aux États-Unis, seront dix fois plus sensibles. Ils détecteront des ondes de basse fréquence provenant de trous noirs plus massifs, sondant ainsi des classes entièrement nouvelles de ces objets cosmiques. L’antenne spatiale européenne à interféromètre laser (LISA), lancée en 2035, observera les ondes gravitationnelles des trous noirs supermassifs, révélant potentiellement des dizaines de tonalités au cours d’un seul événement de fusion.
“Nous vivons dans un régime où nous n’avons pas assez de données… Une fois LISA en ligne, nous serons débordés.”
Avec un financement continu, la future science des ondes gravitationnelles promet de débloquer de nouvelles connaissances sur la nature de la gravité et de l’univers.
