LISA Pathfinder est un vaisseau pour tester une technologie afin de détecter les vagues gravitationnelles. LISA Pathfinder est un projet de test avant eLISA, une mission prévue pour 2034. eLISA pourrait révolutionner l’astronomie, car il nous permettra de voir des parties de l’univers qui n’émettent pas des radiations électromagnétiques.
On ne voit que 4 % de l’univers selon Paul McNamara qui est le responsable du projet LISA Pathfinder. On connait très peu de choses sur les 96 % restants, mais ces zones possèdent une signature gravitationnelle. La matière noire est sensible à la gravitation et qui sait si ce n’est pas aussi le cas pour l’énergie noire. eLISA nous permettra de voir des choses que nous n’avons jamais prédites dans l’univers.
Cela fait 100 ans qu’Albert Einstein a présenté sa théorie de la relativité générale. Cette théorie décrit l’espace et le temps comme une chose unique qui est déformée par la présence de matière et de radiation. Les physiciens ont testé tous les aspects de la relativité générale, mais il reste encore un point à éclaircir. Einstein avait prédit que le mouvement d’objets massifs, qui provoquent une courbure de l’espace-temps, doit produire des vagues, mais on ne les a jamais détectés.
Attraper une vague
Le vaisseau LISA Pathfinder
Le problème est que l’espace-temps est très rigide et difficile à déformer selon McNamara. Si deux étoiles à neutron fusionnaient dans une galaxie proche, alors la vague gravitationnelle va déformer l’espace-temps sur une échelle d’un millionième de diamètre d’un atome par rapport à un observateur sur Terre. Einstein pensait que nous ne développerions jamais une technologie capable de détecter des événements aussi microscopiques.
Il avait tort. Aujourd’hui, on peut mesurer une dimension de 10 à 10 000 fois inférieure à celle d’un proton. On utilise des instruments appelés interféromètres lasers. L’expérience Advanced LIGO aux États-Unis, qui vient d’être réactivée, utilise des lasers sur des tunnels de 4 km en mesurant les changements minimaux sur la distance qui est traversée par le flux.
De nombreux physiciens espèrent que LIGO va permettre d’observer directement une vague gravitationnelle dans les prochaines années. Mais en envoyant cette technologie dans l’espace, on augmente considérablement nos chances. 3 détecteurs d’eLISA vont former un triangle avec des côtés d’un million de kilomètres de longueur. Avec des bras aussi longs, on pourra détecter des vagues gravitationnelles provenant de plusieurs sources. eLISA va aussi permettre de détecter des fréquences très basses pour nous montrer un ensemble d’objets tels qu’une paire de trous noirs.
Nous avons un meilleur terrain de jeu avec eLISA qu’avec les détecteurs sur Terre selon Andreas Freise de l’université de Birmingham et membre de la collaboration LIGO. LISA Pathfinder va tester une version condensée d’un des détecteurs. Ce détecteur est composé de deux cubes d’or-platine en chute libre. Le vaisseau va créer un environnement totalement cloisonné en enveloppant les cubes pour les protéger du soleil, des champs magnétiques et des particules à haute énergie qui pourraient perturber leurs vols. Les lasers vont traquer leurs mouvements en mesurant la moindre déviation par rapport à leur trajectoire prévue.
En démontrant que nous pouvons prendre ce cube, le mettre dans l’espace, l’entourer avec un vaisseau et le rendre stable, alors nous serons assez confiants pour construire les détecteurs d’eLISA selon McNamara. Ce type de mesure est l’un des plus grands défis de la physique et c’est encore plus difficile pour le réussir dans l’espace selon Freise. Dans l’espace, vous ne pouvez pas revenir en arrière. Cela doit fonctionner du premier coup.
