Un grondement sourd venant du sous-sol peut être le bruit d'un chantier lointain, ou bien l'écho d'un ancien tremblement de terre. Une énigme similaire s'est posée aux astronomes lorsqu'en 2023, ils ont capté des ondes gravitationnelles ultra-basse fréquence — un frémissement de l'espace-temps lui-même, parcourant l'Univers.
Ces ondes, avec des fréquences de l'ordre du nanohertz (une période dure des années), ont été détectées grâce aux réseaux de chronométrage de pulsars — l'observation de dizaines d'étoiles à neutrons qui tournent avec la précision d'horloges atomiques. Une onde gravitationnelle perturbe légèrement le rythme de ces balises cosmiques. En rassemblant des données sur 15 ans, les chercheurs ont vu un « bruit » commun, mais ne peuvent pas déterminer d'où il vient. Deux principaux suspects : des paires de trous noirs supermassifs au centre des galaxies, qui se rapprochent lentement en spirale, et des ondes gravitationnelles primordiales, nées dans les premiers instants après le Big Bang.
La nouvelle étude propose un « traducteur » qui, grâce à des caractéristiques à peine perceptibles du bruit, pourra distinguer le chantier du tremblement de terre. Les auteurs ont développé une analyse bayésienne hiérarchique — une méthode qui recherche simultanément des signes de non-gaussianité (des écarts par rapport à un simple bruit aléatoire) dans le signal. Si le grondement est créé par des sources individuelles brillantes, comme des paires de trous noirs proches, des sursauts caractéristiques apparaissent dans les données. Si ce sont des ondes primordiales, le bruit est plus uniforme. La méthode ne se contente pas de séparer les hypothèses, elle permet aussi de mesurer les propriétés de la population de trous noirs binaires — leurs masses, leurs distances et leur rythme de fusion.
Ainsi, le grondement cosmique cesse d'être un simple bruit et devient un récit sur les géants invisibles qui habitent le cœur de chaque galaxie.
Les pulsars sont si stables qu'une déviation de leur signal d'un millionième de seconde sur 10 ans est déjà considérée comme un événement. Une telle précision est comparable à la mesure de la distance à la Lune avec une erreur de l'épaisseur d'un cheveu humain.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, un signal venu de l'espace, reçu sur des ondes très longues, s'est avéré être un message d'une autre civilisation. Les ondes nanohertz réelles ne sont pour l'instant qu'un bruit, mais leur décodage pourrait être un premier pas vers l'« écoute » des processus les plus cachés de l'Univers.