Les supercordes cosmiques participeraient au tumulte de l’univers

Albert Einstein a théorisé il y a déjà bien longtemps que la matière en mouvement devait distordre le tissu de notre espace-temps quadridimensionnel en émettant à travers l’espace des ondes gravitationnelles. Personne n'a encore jamais pu observer le phénomène, mais des chercheurs de l'université de Washington pensent qu'il pourrait être possible de détecter de telles ondes en provenance d’étranges et fines structures appelées les supercordes cosmiques.

De nombreux physiciens considèrent la complexe et quelquefois controversée théorie des cordes comme étant la principale candidate permettant d'unifier les quatre forces fondamentales de la nature : la gravitation, l’électromagnétisme et les interactions faible et forte. La théorie des cordes est parfois critiquée comme étant non testable voire non scientifique, mais certaines de ses versions prévoient actuellement un comportement exotique aux effets observables : la formation de supercordes cosmiques, d’étroits tubes d'énergie vestiges des débuts de l'univers, et qui sous l’effet de l’expansion, s’étireraient désormais sur de gigantesques distances.

Selon Craig Hogan, cosmologiste de l’université de Washington, il existe, si les théories sont correctes, d’innombrables supercordes cosmiques étalées comme des bandes élastiques de taille galactique. Elles ressembleraient à des tubes ultra minces en forme de boucles et préserveraient à l’intérieur d’elles-mêmes une partie du vide de l’univers primordial. Elles émettraient des ondes gravitationnelles tout en s’effondrant sur elle-mêmes par perte d'énergie jusqu’à finalement disparaître. "Elles sont si légères qu'elles ne peuvent avoir aucun effet sur la structure cosmique, mais elles peuvent produire ce flux d’ondes de gravité rien qu’en se désintégrant", explique Hogan.

La théorie soutient que chaque fois qu’une masse se déplace, elle émet une onde de gravité. Les trous noirs qui entrent en collision en émettent plus que tout autre objet, des millions de fois plus intensément que ce que peuvent générer toutes les galaxies de l'univers. Alors que certaines ondes gravitationnelles pourraient se produire à des fréquences assez élevés pour qu'un être humain puisse théoriquement les entendre, d’autres, beaucoup plus nombreuses, ont des fréquences très basses, de 10 à 20 octaves en dessous du spectre audible, indique Hogan.

« Les masses importantes ont tendance à prendre leur temps pour se déplacer, aussi les sources à basses fréquences sont les plus nombreuses », affirme le chercheur. « La détection de ces vibrations ajouterait une bande sonore au spectacle déjà magnifique de l'astronomie que nous sommes habitués à observer. Pour le moment, nous ne visionnons qu’un film muet ».

Un observatoire orbital nommé LISA (Laser Interferometer Space Antenna) devant être développé par la NASA pourrait fournir les premières mesures des ondes de gravité à très basse fréquence. Selon Hogan, en plus des sources d’ondes gravitationnelles déjà prévues, telles que les étoiles binaires et les trous noirs, ces signaux pourraient également inclure la première preuve directe de l’existence des supercordes cosmiques.

Les calculs portant sur les ondes gravitationnelles produites par ces supercordes, ainsi que d’autres analyses justificatives portant sur la mission pour une antenne spatiale, viennent d’être présentés lors du congrès de la Société Astronomique américaine à Seattle par Craig Hogan et Matt DePies mat, également de l’université de Washington.

Un projet terrestre, nommé Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, doit également essayer de détecter ces ondes gravitationnelles. Cet instrument concerne cependant des fréquences plus élevées, pour lesquelles Hogan pense qu'il sera beaucoup plus difficile de détecter des ondes en provenance de supercordes, en tout état de cause de les différencier du bruit de fond. « Les cordes, si elles existent, font partie de ce bruit de fond, nous voulons écouter dans de plus basses fréquences et essayer de les détecter ».