Une casserole d'eau sur le feu. Quand l'eau bout, elle se transforme brusquement en vapeur : c'est une transition de phase. Dans les tout premiers instants après le Big Bang, l'Univers a vécu quelque chose de semblable, sauf que ce ne sont pas un liquide et un gaz qui ont changé, mais des champs fondamentaux. Ce processus tumultueux a dû engendrer des ondulations dans le tissu de l'espace — des ondes gravitationnelles qui errent encore dans le cosmos comme un bourdonnement de fond.
Capter ce bourdonnement, c'est le but des futurs détecteurs spatiaux LISA et DECIGO. Mais entendre un bruit ne suffit pas : encore faut-il comprendre quelle « mélodie » il joue. Les auteurs de l'étude ont modélisé le signal d'une telle transition comme une ligne brisée avec une bosse : un pic à une certaine fréquence et deux ruptures de pente sur les bords. Pour LISA, le pic a été placé à une fréquence très basse — un trois-centième de hertz (l'onde s'étirerait sur des heures) — et pour DECIGO, à un hertz (une oscillation par seconde). Ils ont ensuite vérifié avec quelle précision les instruments pourraient reconstruire les paramètres de cette ligne brisée.
Le résultat est instructif. Les deux détecteurs détermineront bien où se trouve le pic et à quel point il est élevé. En revanche, l'inclinaison des lignes avant et après le pic, ainsi que la position exacte des ruptures, sont des paramètres bien plus insaisissables. Pour DECIGO, si l'on n'élimine pas complètement le signal parasite des paires d'étoiles, l'erreur sur l'inclinaison augmente d'un facteur un et demi. C'est comme essayer de distinguer le timbre d'un violon alors qu'un orchestre entier joue à côté. Il est donc crucial non seulement de détecter le fait même de « l'ébullition » de l'Univers primordial, mais aussi de savoir nettoyer l'enregistrement des bruits parasites.
Une transition de phase du premier ordre ressemble à l'ébullition de l'eau : elle se produit brusquement, avec libération d'énergie. Dans l'Univers, une telle transition aurait pu créer des bulles de nouvelle phase qui se sont expansées et sont entrées en collision, générant des ondes gravitationnelles.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, un signal venu de l'espace s'avère être un message d'une civilisation extraterrestre. Ici, nous ne cherchons pas une voix intelligente, mais l'écho de la naissance de l'espace lui-même.