L’Observatoire des ondes gravitationnelles par interféromètre laser (LIGO) est entré dans l’histoire en 2015 en détectant pour la première fois des ondes gravitationnelles. Ces ondulations dans l’espace-temps ont été créées par la collision de deux trous noirs il y a 1,3 milliard d’années. Depuis lors, LIGO a détecté des dizaines d’ondes gravitationnelles supplémentaires, offrant ainsi aux astronomes une nouvelle façon d’étudier l’univers.

Les ondes gravitationnelles sont si minuscules qu’elles ne peuvent être détectées que par les instruments les plus sensibles. Les détecteurs de LIGO sont situés à Hanford, dans l'État de Washington, et à Livingston, en Louisiane. Chaque détecteur est constitué de deux bras de 4 kilomètres de long perpendiculaires l'un à l'autre. Lorsqu’une onde gravitationnelle traverse le détecteur, les bras s’allongent et se raccourcissent d’une quantité infinitésimale. Ce mouvement est détecté par des lasers qui sont réfléchis entre les miroirs aux extrémités des bras.

La première onde gravitationnelle détectée par LIGO a été créée par la collision de deux trous noirs, chacun ayant une masse environ 30 fois celle du soleil. La collision a libéré plus d’énergie que l’ensemble de l’univers visible en quelques millisecondes. Les ondes gravitationnelles de cet événement étaient si fortes qu'elles ont fait vibrer les détecteurs LIGO d'une fraction de la largeur d'un proton.

Les détections de LIGO ont ouvert une nouvelle fenêtre sur l'univers. Les astronomes utilisent désormais les ondes gravitationnelles pour étudier les trous noirs, les étoiles à neutrons et d’autres objets compacts. Les ondes gravitationnelles pourraient également fournir un aperçu de l’univers primitif, quelques instants seulement après le Big Bang.

L’une des possibilités les plus excitantes est que les ondes gravitationnelles pourraient révéler la première minute de l’univers. Cette ère est connue sous le nom d’époque Planck et on pense qu’elle n’a duré que 10^-43 secondes. À l’époque de Planck, l’univers était si chaud et si dense que la matière et l’énergie étaient impossibles à distinguer. Les ondes gravitationnelles de cette époque pourraient donner un aperçu des conditions qui existaient au début des temps.

LIGO fait actuellement l'objet d'une mise à niveau qui le rendra encore plus sensible aux ondes gravitationnelles. Le LIGO amélioré devrait commencer ses opérations en 2023. Avec le LIGO amélioré, les astronomes espèrent détecter des ondes gravitationnelles provenant d’événements encore plus éloignés et puissants. Ils pourront peut-être même avoir un aperçu de la première minute de l’univers.