Comment a-t-on senti deux trous noirs entrer en collision à plus d'un milliard d'années-lumière ?

On l'a senti comme une ride de l'espace-temps lui-même. Quand deux trous noirs spiralent l'un vers l'autre, ils secouent la courbure de l'espace et du temps, et cette perturbation se propage à la vitesse de la lumière : c'est une onde gravitationnelle. Le 14 septembre 2015, une de ces rides, partie à environ 1,3 milliard d'années-lumière de deux trous noirs de 36 et 29 fois la masse du Soleil, a traversé la Terre. Elle a modifié la longueur des détecteurs LIGO d'un millième de la largeur d'un proton.

LIGO mesure ça avec de la lumière. Chaque observatoire est un tube à vide en forme de L, de 4 kilomètres de côté. Un faisceau laser est coupé en deux, envoyé dans les deux bras, renvoyé d'un miroir à l'autre, puis recombiné. Normalement, les deux faisceaux s'annulent et aucune lumière n'atteint le détecteur. Si une onde qui passe modifie la longueur d'un bras par rapport à l'autre, les faisceaux se décalent et un peu de lumière filtre.

Deux observatoires, à 3 002 km l'un de l'autre en Louisiane et dans l'État de Washington, ont capté le même signal, Livingston sept millisecondes avant Hanford, exactement ce que ferait une onde voyageant à la vitesse de la lumière. Transformé en son, il dure un peu plus de 0,2 seconde et monte de 35 à 250 hertz, comme un gazouillis qui grimpe, parce que chaque tour du couple condamné était plus rapide que le précédent.

Einstein a prédit ces ondes en 1916, mais doutait qu'on puisse jamais détecter quelque chose d'aussi minuscule, et en 1936 il a même soutenu un temps qu'elles n'existaient pas. Dans ses dernières millisecondes, la fusion a dégagé plus de puissance que toute la lumière de toutes les étoiles de l'Univers observable. Le prix Nobel 2017 est allé à Rainer Weiss, Barry Barish et Kip Thorne pour avoir construit le détecteur qui l'a enfin entendue.