La nuit, un immense lac, un silence total. On ne voit pas de vagues, mais on les entend déferler également sur la rive, de tous les côtés. C'est ce que les astronomes appellent le fond d'ondes gravitationnelles : un grondement incessant provoqué par la fusion de trous noirs lointains. Mais que se passerait-il si, d'un côté du lac, les clapotis étaient un peu plus forts ? Une telle asymétrie pourrait révéler non pas de simples trous noirs lointains, mais quelque chose qui s'est produit au tout début, lorsque l'Univers était encore chaud et dense.

Pour capter ce grondement, les scientifiques n'utilisent pas des microphones, mais des pulsars : des étoiles mortes qui tournent à une vitesse vertigineuse et émettent des impulsions radio avec la précision d'horloges atomiques. Lorsqu'une onde gravitationnelle passe entre nous et un pulsar, elle étire et compresse légèrement l'espace, et le rythme des impulsions se décale un instant. En comparant des dizaines de ces « tic-tac » à travers le ciel, on peut reconstituer une image globale du fond. Dans cette nouvelle étude, les scientifiques ont vérifié si ce fond présentait une direction privilégiée, comme si un côté du ciel « bruit » un peu plus fort. Une telle irrégularité pourrait apparaître si, tout au début, juste après le Big Bang, l'Univers ne s'était pas expansé de manière parfaitement uniforme.

Les auteurs ont modélisé comment une telle asymétrie primordiale se manifesterait dans les données des pulsars. Il s'avère qu'elle laisserait une double trace : non seulement elle renforcerait le signal d'un côté, mais elle créerait aussi un motif caractéristique dans le ciel, semblable à une figure allongée le long de l'axe de l'asymétrie. Cependant, après avoir analysé 15 ans d'observations du projet NANOGrav, ils n'ont trouvé aucune preuve convaincante d'une telle direction. La limite supérieure de l'irrégularité possible s'est avérée assez modeste : environ 50 %. La raison en est que les instruments actuels entendent mieux les basses fréquences, alors que l'effet prédit devient visible à des fréquences plus élevées. C'est comme essayer d'entendre un sifflement aigu sur fond de grondement grave : tant que les basses masquent les détails.

Ainsi, la rive du lac semble encore uniforme, mais nos « oreilles » deviennent de plus en plus fines. Peut-être, très bientôt, dans le bruit uniforme, distinguerons-nous une direction qui révélera les événements des premiers instants, lorsque l'espace lui-même apprenait à s'étendre.