Jeudi, le comité du programme scientifique de l’Agence spatiale européenne a donné son feu vert au projet LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Cela signifierait que la construction des trois vaisseaux spatiaux de la mission pourrait commencer dès un an. Alors que l’interféromètre suivrait les mêmes principes de base que l’expérience au sol LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) qui a détecté pour la première fois les ondes gravitationnelles, le matériel serait placé à 2,5 millions de kilomètres l’un de l’autre, le rendant sensible à une toute nouvelle gamme d’ondes astronomiques. phénomènes.
Une technologie éprouvée
Les détecteurs d’ondes gravitationnelles existants reposent sur des lasers rebondissants entre des miroirs distants avant de les recombiner pour produire un motif d’interférence. Tout ce qui modifie la position des rétroviseurs – du grondement d’un gros camion au passage des ondes gravitationnelles – modifiera le modèle d’interférence. Disposer de détecteurs sur des sites éloignés nous aide à éliminer les cas de bruit local, nous permettant ainsi de détecter des événements astronomiques.
Les détecteurs que nous avons construits sur Terre ont réussi à détecter les ondes gravitationnelles générées par la fusion d’objets compacts comme les étoiles à neutrons et les trous noirs. Mais leur taille relativement compacte signifie qu’ils ne peuvent capturer que des ondes gravitationnelles à haute fréquence, qui ne sont produites que dans les dernières secondes précédant une fusion.
Pour capturer davantage le processus, nous devons détecter les ondes gravitationnelles basse fréquence. Et cela signifie une distance beaucoup plus grande entre les miroirs de l’interféromètre et une évasion du bruit sismique de la Terre. Cela signifie aller dans l’espace.
La conception LISA consiste en une coque extérieure d’un vaisseau spatial qui absorbe les bousculades de la poussière et des rayons cosmiques qui traversent notre système solaire et alimente un laser suffisamment puissant pour atteindre 2,5 millions de kilomètres. Il abritera également un télescope pour focaliser la lumière laser entrante, qui se propagera à partir de son faisceau étroit normal sur ces distances. Flottant librement à l’intérieur se trouve une masse qui, isolée du reste de l’Univers, devrait fournir une plate-forme stable pour capter tout changement dans le laser. Trois vaisseaux spatiaux suivent la Terre sur son orbite autour du Soleil, chacun envoyant des lasers à deux autres dans une configuration triangulaire.
Cela peut ressembler à de la science-fiction, mais l’ESA a déjà envoyé une mission exploratoire dans l’espace pour tester cette technologie. Et ça a fonctionné 20 fois mieux que prévu, offrant trois fois la sensibilité nécessaire au fonctionnement de LISA. Il n’y a donc pas de point de friction évident.
Devenir supermassif
Une fois arrivé dans l’espace, il devrait immédiatement détecter les collisions imminentes qui ont abouti aux détections LIGO. Mais cela les repérera jusqu’à un an à l’avance et nous permettra de savoir où se touchent les horizons des événements. Cela nous permettrait de suivre la physique de leurs interactions au fil du temps et potentiellement d’orienter les télescopes optiques dans la bonne direction avant les collisions afin de pouvoir déterminer si l’un de ces événements produit un rayonnement. (Cela peut nous permettre d’attribuer des causes à certaines classes d’événements que nous avons déjà détectés via les photons.)
Mais ce n’est qu’une partie des avantages. En raison de leur taille beaucoup plus grande, les fusions de trous noirs supermassifs ne sont détectables qu’à des fréquences plus basses. Puisque ces phénomènes devraient se produire à la suite de nombreuses fusions de galaxies, nous espérons pouvoir les capturer.
La perspective la plus excitante est peut-être que LISA pourrait capter les premières fluctuations gravitationnelles formées immédiatement après le Big Bang. Cela a le potentiel de fournir une nouvelle vision de l’histoire ancienne de l’Univers, complètement indépendante du fond diffus cosmologique.
Maintenant que vous êtes tous aussi excités que moi, j’ai le regret de vous informer que la date de lancement n’est pas prévue avant 2034. Alors, tenez bon pendant une décennie, je vous promets que cela en vaudra la peine.