Un patineur tourne sur la glace, les bras tendus. Si sa trajectoire est un cercle presque parfait, décrire son mouvement est simple. Mais lorsqu'il file sur un ovale très aplati, il semble presque s'arrêter à l'extrémité la plus éloignée et passe à toute vitesse près du bord le plus proche. C'est à peu près ce que font deux étoiles sur une orbite très allongée. Elles émettent des ondes gravitationnelles — un frémissement de l'espace lui-même, que des détecteurs sensibles peuvent capter.
Le problème, c'est que calculer la « sonorité » d'une telle paire — son portrait ondulatoire — est très laborieux. Les méthodes standard exigent de passer en revue de nombreuses harmoniques, comme si, pour chaque note d'un accord complexe, il fallait résoudre une équation séparée. Les auteurs de l'étude ont trouvé une voie détournée. Ils ont remarqué que pour des orbites très allongées (excentricité proche de 1), des simplifications apparaissent dans les formules. C'est un peu comme remplacer une fonction complexe par son approximation aux points extrêmes. Au final, ils ont réussi à dériver des « blocs de construction » prêts à l'emploi — des expressions analytiques qui donnent directement la réponse pour une large gamme de fréquences.
La méthode fonctionne pour des harmoniques jusqu'au numéro 200. Cela suffit pour couvrir tous les détails importants du signal. Auparavant, de tels calculs pouvaient prendre des heures ou des jours ; désormais, ils prennent des fractions de seconde. Cela ouvre la voie à une analyse rapide des données des détecteurs : si, quelque part dans l'Univers, une telle paire danse, nous l'entendrons beaucoup plus tôt et pourrons reconstruire son orbite avec plus de précision.
L'astuce mathématique transforme un calcul lourd en une élégante danse de formules. Et lorsque le prochain détecteur captera l'ondulation d'une paire d'étoiles lointaine, nous comprendrons presque instantanément comment elles tournaient — et ce qui les attend à la fin.
Les ondes gravitationnelles provenant de systèmes binaires ont été détectées pour la première fois en 2015, mais toutes les paires observées avaient des orbites presque circulaires. Les systèmes à forte excentricité n'ont pas encore été captés — ils sont plus rares et émettent différemment, ce qui rend la nouvelle méthode particulièrement précieuse pour les futures recherches.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, un signal extraterrestre était caché dans le bruit. De la même manière, les observatoires d'ondes gravitationnelles extraient du bruit le faible « gazouillis » des étoiles en fusion.