La forme de l'Univers : ce que les collisions de trous noirs vont nous apprendre ✛ ✎ ✦
Quand une pierre tombe dans un étang, les ondulations à la surface trahissent le point d'impact. L'Univers est un étang semblable, mais en quatre dimensions. Des trous noirs s'y percutent, engendrant des ondes gravitationnelles — des rides dans le tissu de l'espace. En analysant l'amplitude de ces rides, les astronomes calculent la distance de l'événement, et les trous noirs émettent un signal bien plus net que les étoiles à neutrons.
Si, dans le même temps, on observe un sursaut lumineux, on peut comparer la distance déduite des ondes à celle déduite de la luminosité. C'est ainsi que se révèle la courbure de l'espace-temps — un peu comme un fond irrégulier déforme les cercles à la surface de l'eau. Les futurs détecteurs mesureront cette courbure avec une incertitude de 0,029. Pour cela, il suffira des données de quelques dizaines de fusions de trous noirs de masse intermédiaire — un résultat stupéfiant, à la portée de la prochaine génération d'instruments.
Que le cosmos soit courbé ou aussi plat qu'une vitre dépend la répartition de la matière noire et les propriétés de l'énergie noire, ces chefs d'orchestre de l'expansion de l'univers. Cette méthode complète les observations de la Fond diffus cosmologique émise après le Big Bang, mais elle emprunte une voie différente. La clé de cette synchronicité réside dans la vitesse de la lumière, identique pour les ondes et les sursauts. Les idées mêmes de l'expansion ont été posées par Edwin Hubble et Georges Lemaître, et les trous noirs ont été prédits par Karl Schwarzschild.
L'événement GW231123 : deux trous noirs d'une masse totale de 236 soleils ont prouvé pour la première fois que les trous noirs de masse intermédiaire existent réellement. Auparavant, on ne les considérait que comme une hypothèse.
Les auteurs de science-fiction imaginent souvent l'espace courbé comme un portail vers d'autres dimensions (comme dans le film « Interstellar »). La courbure réelle de l'Univers nous dira s'il continuera de s'étendre éternellement, s'il s'arrêtera ou s'il s'effondrera.