Il y a mille ans, les Vikings emportaient du spath d’Islande en mer. À travers cette pierre transparente, tout rayon lumineux se dédouble en deux — gauche et droit. Ce simple effet leur permettait de trouver le soleil même dans la brume. Aujourd’hui, les physiciens cherchent quelque chose de semblable dans l’espace.
Les collisions de trous noirs et d’étoiles à neutrons dans des étoiles binaires serrées engendrent des ondes gravitationnelles – une ondulation de l’espace-temps. Selon la théorie d’Einstein, les parties gauche et droite d’une telle onde se propagent rigoureusement à l’identique. Mais les énigmes du cosmos suggèrent autre chose. Dès les années 1930, Fritz Zwicky avait remarqué une masse cachée dans les amas de galaxies. Plus tard, Vera Rubin l’a confirmé pour des galaxies individuelles. Et en 1998, Adam Riess et ses collègues ont découvert que l’expansion de l’univers s’accélère – ce que l’on attribue à l’énergie noire. Les données du Fond diffus cosmologique (la rémanence du Big Bang) et de la structure à grande échelle indiquent que le gauche et le droit ne sont peut-être pas équivalents dans l’Univers.
Pour expliquer cela, les scientifiques élaborent des théories de la gravité modifiée. L’une d’elles ajoute aux équations d’Einstein un terme spécial qui brise la symétrie entre la droite et la gauche. L’espace-temps se transforme alors en une sorte de spath d’Islande : les ondes gravitationnelles gauches et droites le ressentent différemment. Les auteurs de la nouvelle étude ont calculé avec quelle force cet effet – la biréfringence – se manifesterait dans un modèle concret. Il s’avère que dans l’une des versions de la théorie, la distorsion s’amplifie de plusieurs dizaines de pour cent. Les détecteurs sensibles comme LIGO imposent déjà une limite supérieure à cet effet, et les futurs observatoires gravitationnels pourront le repérer à des distances immenses, là où l’influence de l’énergie noire est plus forte et où le décalage vers le rouge est important. Ainsi, l’ancienne « pierre de soleil » aide à sonder le plus obscur mystère du cosmos.
Le spath d’Islande dédouble la lumière, et les Vikings s’en servaient pour naviguer. Un effet semblable dans les ondes gravitationnelles pourrait révéler le secret de l’expansion accélérée de l’Univers.