eLISA sera le premier observatoire dans l'espace à explorer les fondements gravitationnels de l'univers, complétant nos connaissances sur le début de l'univers, évolution et structure. Max-Planck-Institut fr Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)/YouTube

Vous vous souvenez peut-être qu'en février, un consortium de plus de 1, 000 scientifiques de divers pays ont annoncé avoir enfin repéré la première preuve tangible de l'existence d'ondes gravitationnelles. Les vagues, prédit pour la première fois par Albert Einstein il y a environ un siècle, sont essentiellement des ondulations dans le tissu de l'espace-temps causées par l'accélération d'objets vraiment massifs tels que les trous noirs.

Repérer les ondes gravitationnelles depuis le point de vue de la surface de la Terre était un exploit difficile pour le laboratoire de l'observatoire des ondes gravitationnelles de l'interféromètre laser (LIGO), qui a pris environ 15 ans d'efforts et 620 millions de dollars pour accomplir son exploit. Cela impliquait de tirer des faisceaux laser sur des paires de tunnels de 2,5 milles de long (4 kilomètres de long) et de les faire rebondir sur des miroirs, puis à la recherche de changements subtils provoqués lorsqu'une onde gravitationnelle déforme légèrement les tunnels.

Tout cela était nécessaire car la surface de la Terre est remplie de bruit qui rend difficile la détection des signaux des ondes - il serait beaucoup plus facile d'étudier les ondes gravitationnelles dans le calme relatif de l'espace. C'est pourquoi l'Agence spatiale européenne (ESA) a envisagé de déployer eLISA, une constellation de satellites orbitaux lointains qui communiqueraient entre eux via des lasers, au milieu des années 2030. Un tel observatoire pourrait balayer le cosmos et non seulement repérer les ondes gravitationnelles, mais mesurez-les avec beaucoup plus de précision que nous ne pouvons le faire ici sur le terrain. Comme un pas vers cet objectif, en décembre 2015, L'ESA a lancé le LISA Pathfinder, un satellite à plus petite échelle conçu pour tester et démontrer la technologie qu'ils prévoient d'utiliser un jour dans le projet eLISA.

Le mardi matin, Les scientifiques de l'ESA ont annoncé qu'un élément clé du futur observatoire à bord de LISA Pathfinder – un cube de 4,4 livres (2 kilogrammes) d'alliage or-platine de haute pureté – a passé avec succès une série de tests importants. Un article publié aujourd'hui dans Physical Review Letters montre qu'en outre, le cube est le plus proche de tous les objets fabriqués par l'homme pour atteindre une véritable chute libre - c'est-à-dire, se déplaçant dans l'espace libre de toute force autre que la gravité.

Représentation d'un artiste du LISA Pathfinder en orbite autour de la Terre. ESA/Getty Images

C'est crucial, car eLISA dépendra un jour de ces cubes sans friction, placé sur un trio de satellites dans une configuration triangulaire dans l'espace, tout environ 620, 000 milles (998, 000 kilomètres) l'un de l'autre. Ses instruments détecteront des changements incroyablement minuscules dans la distance entre les cubes causés par les ondes gravitationnelles. Mais pour faire ça, les satellites devront bloquer d'autres effets qui noieraient le signal des ondes gravitationnelles.

Des masses d'essai taillées dans des blocs d'alliage or-platine de haute pureté volent à bord du vaisseau spatial LISA Pathfinder. ESA/CGS SpA

"Tout bruit dans le système - pression créée par le rayonnement solaire, thermique, effets magnétiques et gravitationnels — pourraient perturber l'onde gravitationnelle, " Le scientifique du projet de l'ESA, Paul McNamara, a expliqué via un appel Skype la semaine dernière.

Pour filtrer ces effets, LISA Pathfinder teste un système de protection de propulseurs, conçu pour ajuster le vaisseau spatial d'une manière qui compense ces facteurs.

McNamara dit que LISA Pathfinder contient une version largement réduite d'eLISA, dans laquelle des cubes ont été placés à quelques centimètres l'un de l'autre, plutôt qu'à des centaines de milliers de kilomètres de distance. Néanmoins, les résultats des tests le rendent confiant que la technologie à grande échelle fonctionnerait tout aussi bien.

"La seule chose qui nous manque, ce sont les deux watts de lumière du laser [entre eux], " dit-il. " C'est quelque chose que nous pouvons tester sur le terrain. La partie que nous avons accomplie est quelque chose que vous ne pouvez tester que dans l'espace."

L'utilisation de l'interférométrie pour mesurer des distances dans l'espace avec précision n'est pas un concept nouveau. note McNamara. Il a cité l'exemple de la mission GRACE de la NASA, lancé en 2002, utilise des micro-ondes pour mesurer les variations de distance entre une paire de satellites positionnés à environ 137 milles l'un de l'autre en orbite.

Maintenant c'est fascinant

Les cubes de test de LISA Pathfinder ont une différence d'accélération relative inférieure à 10 millionièmes de milliardième de l'accélération gravitationnelle de la Terre. Voici un moyen plus simple de comprendre cela — c'est l'équivalent, grossièrement, du poids d'un seul virus.