Résumé
Lors de la fusion de trous noirs – un phénomène très fréquent –, des ondes gravitationnelles sont émises, et leur détection se prépare depuis des années. Les ondes gravitationnelles sont des rides de l’espace-temps, des fluctuations de la courbure engendrées par le mouvement rapide des masses. Elles se propagent à la vitesse de la lumière, et ont deux polarisations possibles, à 45 degrés. Si les ondes électromagnétiques sont représentées par un dipôle oscillant, ici il s’agit d’un quadrupole. On sait que ces ondes existent, elles ont été détectées indirectement par R. A. Hulse et J. H. Taylor en 1975 (prix Nobel 1993), grâce au chronométrage de pulsars. Les pulsars les plus utiles pour ces mesures sont les pulsars millisecondes, en général des pulsars évolués, où le champ magnétique est affaibli, mais des pulsars rajeunis et accélérés par l’accrétion de gaz à partir d'une binaire. Leur durée de vie est alors bien plus longue. Le chronométrage des pulsars sont les mesures les plus précises en astrophysique. Un réseau de pulsars est en train d’être construit, pour pouvoir cartographier l’espace qui nous entoure, et détecter les fluctuations de courbure dues à la fusion de trous noirs supermassifs. Il sera alors possible de quantifier le nombre de fusions de trous noirs, même si ceux-ci ne sont pas des noyaux actifs, donc sans rayonnement électromagnétique. En février 2016 a été annoncée pour la première fois la détection des ondes gravitationnelles dues à la fusion de deux trous noirs, de masse stellaire (30Mo). Cette détection a pu être faite par LIGO, en collaboration avec l’instrument analogue européen Virgo. La mesure est établie par l’interférence d’ondes laser, voyageant sur des bras d'interféromètre de 4 km de longueur. Même multipliée par plusieurs réflexions (dans une cavité), cette longueur correspond à la longueur d’onde émise par les trous noirs stellaires. Pour commencer à détecter des trous noirs plus massifs, de longueur d’onde bien plus grande, il faudra aller dans l’espace (interféromètre LISA, Laser Interferometer Space Antenna).
