Ce bourdonnement persistant de l'Univers intrigue les scientifiques: d'où provient-il ?
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Interprétation artistique d'un ensemble de pulsars affectés par des ondulations gravitationnelles produites par une paire de trous noirs supermassifs dans une galaxie lointaine.
Crédit: Aurore Simonnet/NANOGrav
La première hypothèse des chercheurs suggère que ces ondulations dans l'espace-temps pourraient être le résultat de la fusion de paires de trous noirs supermassifs, chacun étant un milliard de fois plus massif que notre Soleil. Cependant, Juan Urrutia de l'Institut National de Physique Chimique et de Biophysique en Estonie, co-auteur de l'étude, souligne que découvrir une telle paire ne permettrait pas d'exclure d'autres origines cosmologiques.
Ces sources cosmologiques incluent notamment les "cordes cosmiques", les "transitions de phase" et les "parois de domaine". Ces processus se seraient produits juste après le Big Bang, avant que le rayonnement résiduel de cet événement ne se diffuse à travers l'Univers. La détection de ces signaux pourrait donc nous rapprocher de la compréhension des premiers instants de l'Univers. En particulier, les parois de domaine, proposées il y a plus de 50 ans, pourraient expliquer pourquoi l'Univers contient beaucoup plus de matière que d'antimatière.
La matière baryonique, constituée de protons positifs et d'électrons négatifs, domine l'Univers contrairement à l'antimatière, composée de protons négatifs (antiprotons) et d'électrons positifs (positons). Cette prédominance suggère un déséquilibre initial lors du Big Bang, que les parois de domaine pourraient aider à élucider.
L'étude des transitions de phase, d'autre part, offre un aperçu des différentes phases par lesquelles l'Univers est passé pour produire les électrons, protons et neutrons baryoniques que nous connaissons aujourd'hui. Ces transitions, semblables à l'ébullition de l'eau, auraient été déclenchées par des variations de température dans l'Univers primordial, produisant des ondes sonores et gravitationnelles.
La difficulté réside dans le fait que les signaux issus de ces sources diverses semblent similaires, rendant leur distinction délicate, surtout avec les limites actuelles de nos télescopes. Pour mieux détecter ces ondes gravitationnelles de basse fréquence, des projets comme le Laser Interferometer Space Antenna (LISA) de l'Agence spatiale européenne, prévu pour 2037, et l'Atomic Experiment for Dark Matter and Gravity Exploration (AEDGE) proposé en 2020, sont en cours de développement.
Cette recherche avancée nécessite des prédictions précises sur ce qu'il faut chercher et comment interpréter les données, souligne Urrutia. L'effort de la communauté scientifique pour affiner ces calculs est crucial pour la réussite de ces expériences futures.