Les ondes gravitationnelles mesurent la vitesse d'expansion de l'Univers express
Imaginez un immense ballon gonflable sur lequel sont dessinées des galaxies : on le gonfle, le dessin s'étire, les points voisins s'éloignent les uns des autres. La vitesse de cet étirement, c'est la constante de Hubble. D'habitude, les astronomes capturent la lumière d'étoiles lointaines et observent à quel point elle a rougi à cause de l'étirement de l'espace. Cette fois, ce sont les ondes gravitationnelles qui entrent en jeu — ces frissons de l'espace lui-même, produits par exemple par la fusion de trous noirs.
Dans cette nouvelle étude, ils ont pris 236 de ces « sursauts » de frissons issus du catalogue GWTC-5.0. Chaque sursaut est comme un coup de marteau sur une membrane tendue : l'intensité des vibrations permet de savoir si le marteau était loin. Et la variation de la fréquence de l'onde indique à quelle vitesse cette portion de membrane s'éloignait de nous. Avant, on faisait cela avec une dizaine ou une vingtaine d'événements ; maintenant, avec des centaines. Cela a permis d'affiner la constante de Hubble : on obtient environ 71,7 km/s par mégaparsec de distance. Pour traduire en termes concrets : une galaxie située à 3,26 millions d'années-lumière s'éloigne de nous à environ 72 mètres par seconde — plus vite qu'une Formule 1.
Mais ce n'est pas tout. Les ondes gravitationnelles sont un outil idéal pour vérifier si l'espace lui-même ne se déforme pas sur de très grandes distances. Les auteurs ont cherché des écarts par rapport à la géométrie habituelle — par exemple, si les ondes ne se « fatiguent » pas en chemin, changeant d'intensité autrement que ne le prédit la théorie. Résultat : tout est propre. L'espace se comporte comme une feuille élastique sans déchirure, du moins aux échelles accessibles aux détecteurs actuels. C'est une étape importante pour comprendre un jour pourquoi le ballon a commencé à se gonfler — et ce qui le fait gonfler de plus en plus vite.
La constante de Hubble est l'une des valeurs les plus « disputées » en astrophysique : l'Univers primordial, mesuré via le rayonnement fossile, donne environ 67 km/s/Mpc, tandis que l'Univers tardif, mesuré via les supernovae, donne environ 73. Les ondes gravitationnelles offrent une troisième voie, indépendante, et pour l'instant leur estimation se situe exactement entre les deux.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, un signal venu de l'espace contient les instructions pour construire une machine qui utilise les ondes gravitationnelles pour voyager — en somme, une ondulation contrôlée de l'espace, que l'on étudie ici comme phénomène naturel.