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Le système Terre-Lune, un détecteur naturel d’ondes gravitationnelles

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Marrakech, 17 Mar. (Maroc-Actu) –

Les variations de la distance entre la Terre et la Lune peuvent être exploitées pour un nouveau détecteur d’ondes gravitationnelles dans une gamme de fréquences que les appareils actuels ne détectent pas.

Ces variations peuvent être mesurées avec une précision de l’ordre du centimètre, selon de nouvelles recherches qui pourraient ouvrir la voie à la détection de signaux provenant des premiers instants de l’univers, et qui ont été publiées dans la revue Physical Review Letters.

Les ondes gravitationnelles, prédites par Albert Einstein au début du siècle dernier et détectées pour la première fois en 2015, sont un nouveau messager des processus les plus violents qui se déroulent dans l’univers. Les détecteurs balaient différentes plages de fréquences, comme quelqu’un qui syntonise des stations de radio en déplaçant le cadran. Cependant, il existe des fréquences que les appareils actuels ne peuvent pas couvrir et qui pourraient abriter des signaux fondamentaux pour la compréhension du cosmos. En particulier, les ondes au microhertz, qui peuvent être générées à l’aube de l’univers, sont pratiquement invisibles, même dans les approches technologiques les plus avancées.

Les chercheurs Diego Blas, du département de physique de l’UAB (Université autonome de Barcelone) et de l’Institut de physique des hautes énergies (IFAE), et Alexander Jenkins, de l’University College London (UCL), proposent qu’il existe un détecteur naturel d’ondes gravitationnelles dans notre environnement : le système Terre-Lune.

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Le martèlement constant des ondes gravitationnelles dans ce système génère de minuscules déviations de l’orbite lunaire.. Bien que ces changements soient infimes, Blas et Jenkins proposent de tirer parti du fait que la position de la Lune est connue avec une précision d’un centimètre seulement, grâce à l’utilisation de lasers envoyés par différents observatoires qui se reflètent en permanence dans des miroirs laissés sur la surface lunaire par les missions Apollo, entre autres.

C’est cette incroyable précision de la distance, plus une partie sur un milliard, qui peut permettre de détecter la petite perturbation des ondes gravitationnelles primordiales. La période de la Lune est d’environ 28 jours, ce qui se traduit par une sensibilité particulièrement pertinente dans le microhertz, la bande qui nous intéresse..

De même, les chercheurs proposent d’utiliser les informations d’autres systèmes binaires de l’univers comme détecteurs d’ondes gravitationnelles. C’est le cas des systèmes de pulsars binaires répartis dans la galaxie, systèmes où le faisceau de rayonnement du pulsar permet d’obtenir les orbites des étoiles avec une précision incroyable (précision d’une partie sur un million).

Comme ces orbites ont des périodes d’environ 20 jours, elles sont particulièrement affectées par le passage d’ondes gravitationnelles à des fréquences de l’ordre du microhertz. Les chercheurs pensent que ces systèmes pourrait également être un détecteur potentiel du passage des ondes gravitationnelles dans cette gamme de fréquences.

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Avec ces « détecteurs naturels » des ondes gravitationnelles au microhertz, Blas et Jenkins ont pu proposer une nouvelle façon d’étudier les ondes gravitationnelles émises dans l’univers primitif. En particulier, celles causées par la présence possible de transitions de phase très énergétiques dans l’univers primordial, qui sont courantes dans de nombreux modèles de l’univers primitif.

« Ce qui est peut-être le plus intéressant, c’est que cette méthode complète les futures missions de l’ESA/NASA, comme LISA, et les observatoires terrestres, comme SKA, pour obtenir une couverture quasi-totale des ondes gravitationnelles entre le nanohertz (SKA) et le centième de hertz (LIGO/VIRGO). Cette couverture est essentielle pour obtenir une image précise de l’évolution de l’univers, ainsi que de sa composition », explique-t-il. dans un communiqué de presse Diego Blas.

« Couvrir la bande des microhertz était un défi, qui peut maintenant être relevé sans qu’il soit nécessaire de construire de nouveaux détecteurs, simplement en observant les orbites de systèmes connus. Ce lien entre des aspects fondamentaux de l’univers et des objets plus banals est particulièrement fascinant et pourrait éventuellement conduire à la détection des signaux les plus primitifs connus, et changer notre compréhension du cosmos« , conclut-il.

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