🛰️ Ondes gravitationnelles: la construction de LISA est lancée !

LISA est la grande mission scientifique de l'ESA qui observera l'Univers en détectant les ondes gravitationnelles qui le traversent dans une gamme de fréquence très riche mais jusqu'alors inexplorée.

Les ondes gravitationnelles sont des vibrations de l'espace-temps créées par certains phénomènes mettant en jeu des masses extrêmes. L'émission d'ondes gravitationnelles suffisamment intenses pour être détectées requière l'interaction gravitationnelle d'objets extrêmement denses comme les trous noirs, les étoiles à neutrons, les naines blanches et même des objets plus exotiques présents dans l'Univers primordial.


Grâce à une constellation de trois satellites formant un triangle équilatéral de 2,5 millions de kilomètres de côté (6 fois la distance Terre-Lune) en orbite autour du soleil, LISA détectera les infimes déformations de l'espace-temps provoquées par le passage de ces ondes.

Depuis 2015, des fusions de trous noirs de masse stellaire et d'étoiles à neutrons sont régulièrement observées par les instruments au sol LIGO et Virgo, et depuis 2023 un signal d'ondes gravitationnelles semble être détecté à très basse fréquence (le nano Hz ou encore une fois par milliard de secondes alors que le Hz correspond à une fréquence de une fois par seconde) grâce à la chronométrie d'un réseau de pulsars.

LISA observera dans la gamme du millihertz où émettent de nombreuses sources telles que les fusions de systèmes binaires de trous noirs super-massifs dont les masses sont de l'ordre d'un million de masses solaire, les systèmes binaires à rapport de masses extrême (petit trou noir orbitant autour d'un trou noir super-massif par exemple), les systèmes binaires d'étoiles à neutrons et potentiellement les bouillonnements de l'Univers primordial. LISA observera ces sources avec un tel niveau de détails qu'il sera non seulement possible de faire de l'astrophysique mais aussi de la physique fondamentale et de la cosmologie.

Technologie de pointe

Pour détecter les infimes déformations du triangle formé par les satellites lors du passage des ondes gravitationnelles, les satellites s'échangent des faisceaux lasers et utilisent l'interférométrie pour mesurer les variations de distance qui les séparent avec une précision de l'ordre de la dizaine de picomètres (100 fois plus petit que la taille d'un atome).

C'est un défi énorme car, pour détecter les ondes gravitationnelles, les satellites ne doivent être sensibles qu'à la gravité. Pour cela, chaque satellite protège des masses de référence, petits cubes en or-platine de 4 cm de côté sans aucun contact mécanique, qui sont ainsi "en chute libre". Le satellite mesure par interférométrie et couplage capacitif, sa position par rapport aux cubes qu'il contient et se repositionne grâce à un jeu de micro-fusées, contrant ainsi toute perturbation non gravitationnelle (micro-météorites, particules solaires, etc.).

Partenariats industriels et calendrier de la mission

Le système interférométrique et celui de réajustement sur les masses de référence constituent le coeur de l'instrument scientifique. Il est développé sous coordination de l'ESA par les états européens avec une contribution de la NASA. La réalisation du reste du satellite (structure, panneaux solaires, propulsions, ordinateurs de bord, etc.) est confiée à OHB System en partenariat avec Thales.

La signature de ce contrat vient finaliser la phase de mise en place de l'organisation et vient marquer le début de la construction de LISA. Le lancement des 3 satellites est prévu pour 2035 par une fusée Ariane 6.4. Il sera suivi d'une phase de transfert pendant 18 mois pour atteindre les orbites finales et débuter les opérations scientifiques qui dureront au minimum 4 ans.