Un couple de patineurs tourne en se tenant par la main. Si la trajectoire est un cercle parfait, chaque poussée du partenaire est prévisible. Mais si on l'allonge en ovale, les efforts deviennent inégaux : à l'approche, une secousse ; à l'éloignement, une accalmie. C'est à peu près ce que font deux trous noirs dans les dernières minutes avant leur fusion. Leur orbite est souvent non circulaire, mais allongée — avec une excentricité, comme celle d'une comète autour du Soleil.
Dans ces travaux, les scientifiques ont pour la première fois réuni dans une même analyse deux effets à peine perceptibles. Le premier est une possible inégalité dans l'émission d'ondes gravitationnelles : comme si l'un des patineurs poussait plus fort que l'autre. Cette asymétrie est dite dipolaire, et elle est interdite par la relativité générale d'Einstein, mais elle pourrait apparaître dans d'autres théories de la gravitation. Le second effet est justement l'allongement de l'orbite, qui, à lui seul, modifie le rythme du signal. Auparavant, on les étudiait séparément ; désormais, ils sont réunis dans un même modèle mathématique.
Les auteurs ont testé la méthode sur une source imaginaire, semblable au signal réel GW231123, capté par les détecteurs terrestres. Ils ont montré que si un observatoire spatial comme TianQin ou LISA suit l'événement pendant une année entière, même en tenant compte de l'ambiguïté, on peut mesurer le paramètre dipolaire avec une précision d'un dix-millionième. C'est comme entendre, dans un essaim, un moustique battre des ailes un peu plus fort que les autres.
Cette approche transforme les fusions de trous noirs en un test de gravitation multifréquence. Les détecteurs terrestres captent les hautes fréquences — comme les violons dans un orchestre — et les détecteurs spatiaux, les basses, à la manière des contrebasses. Ensemble, ils permettent d'entendre toute la symphonie et de repérer une fausse note, si elle existe. Et alors, la valse des patineurs, par laquelle tout a commencé, pourrait révéler les règles invisibles qui gouvernent leur mouvement.
Le paramètre de l'émission dipolaire dans ces travaux est désigné par la lettre b. S'il était nul, cela confirmerait la théorie d'Einstein. Mais même un écart infime — par exemple 0.0000001 — serait un indice d'une nouvelle physique cachée dans la gravitation.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, le signal venu de l'espace contenait des couches cachées. Ici, c'est pareil : dans l'écho gravitationnel de la fusion de trous noirs pourrait être encodé un message des lois inconnues de la nature.