Les ondes gravitationnelles révéleront la structure de la matière noire express
La fusion de deux étoiles à neutrons, c'est comme un coup de gong : un frémissement de l'espace se propage à travers l'Univers, une onde gravitationnelle. Les détecteurs sur Terre captent ce frémissement et, grâce à son intensité, calculent la distance de la source. Mais l'onde ne voyage pas dans le vide : en chemin, elle est légèrement courbée par les champs gravitationnels des amas de galaxies. C'est un peu comme la lumière d'un réverbère qui tremble en traversant une vitre mouillée. Les astronomes appellent cette déformation le lentillage faible.
Habituellement, cette déformation gêne les mesures précises de distances. Mais les auteurs de cette nouvelle étude proposent de ne pas la jeter, mais de l'utiliser comme un outil. Si l'on capture des centaines de signaux provenant de fusions d'étoiles à neutrons, on peut, grâce aux infimes déformations de chaque signal, calculer à quel point la matière est répartie de manière inégale dans l'Univers. Cette irrégularité est décrite par le nombre sigma-8 : plus il est élevé, plus la matière est agglomérée en amas – galaxies, amas, filaments.
Le futur détecteur Einstein Telescope pourra mesurer sigma-8 avec une précision de 10 % s'il enregistre 300 fusions d'étoiles à neutrons avec des sursauts électromagnétiques. Le détecteur spatial LISA, qui captera les ondes provenant de trous noirs supermassifs, donnera une précision de 30 % avec seulement 12 événements. Cela permettra de vérifier comment la matière noire influence la croissance des structures et de comparer avec ce que nous voyons dans la lumière ordinaire des galaxies.
Ainsi, le frémissement de catastrophes lointaines devient une règle pour mesurer la partie invisible de l'Univers.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2601.06023
Gravitational wave events with electromagnetic counterparts provide direct measurements of the Hubble diagram. We demonstrate that incorporating weak lensing into bright standard siren analyses allows measurements of cosmological parameters that do not influence the mean luminosity distance-redshift relation but do impact the cosmic structures. In particular, we examine the prospects for measuring the standard deviation of matter perturbations $$\sigma_8$$, in addition to the Hubble constant and the matter abundance. We find that a $$10\%$$ measurement of $$\sigma_8$$ would be feasible with ET, provided a population of $$300$$ neutron star binaries with electromagnetic counterparts is observed. With LISA, the measurement of $$\sigma_8$$ would have $$30\%$$ accuracy, assuming a population of $$12$$ massive black hole binaries with electromagnetic counterparts is observed.
Une onde gravitationnelle provenant de la fusion d'étoiles à neutrons transporte en une seconde plus d'énergie que toutes les étoiles de l'Univers visible n'en émettent pendant le même temps.
Dans le film « Interstellar », les héros utilisent des anomalies gravitationnelles pour transmettre des messages à travers le temps – en réalité, les faibles déformations des ondes gravitationnelles nous aident à mesurer la structure du cosmos.