Comment l’Univers a-t-il commencé ? Est-ce que le Temps a un début et une fin ? Est-ce que l’espace a des limites ? Ce sont les questions que l’on se pose depuis toujours. La Science et la Technologie sont arrivées à un niveau où les réponses sont enfin à notre portée.
Les ondes gravitationnelles offrent la possibilité d’explorer les régions du cosmos inaccessibles aux observations astronomiques habituelles, comme le voisinage des trous noirs ou l’Univers primordial. Dans le passé, les astronomes et physiciens ont ouvert de nouvelles fenêtres d’observation de l’Univers, par exemple, au commencement de la radio astronomie ou de l’astronomie X. Ceci a amené des résultats nouveaux et souvent inattendus en astrophysique. Avec les ondes gravitationnelles les chercheurs espèrent un bon en avant similaire.
Le but de LISA est d’accéder aux très basses fréquences (de 0,1 mHz à 0,1 Hz) du spectre d’ondes gravitationnelles. Ce domaine est très riche de sources du plus haut intérêt astrophysique :
- Trous noirs super massifs : les galaxies recèlent en leur bulbe des trous noirs supermassifs, dont les masses peuvent atteindre des milliards de masses solaires. Lors des collisions de galaxies, leurs trous noirs centraux évoluent vers la fusion finale. La dernière spirale, qui peut durer des mois engendre un signal intense détectable à des distances cosmologiques, et qui est un extraordinaire banc de test pour la Relativité Générale en champ fort : il permet de tester l’effet de la rotation propre des deux trous noirs sur la géométrie, et les modèles analytiques et numériques qui sont développés depuis des années précisément dans ce but. Des dizaines de signaux sont attendus par an.
- Petits trous noirs orbitant autour de trous noirs très massifs, en grand nombre ce qui constituera un autre test exceptionnel de la relativité générale sur des milliers de cycles, permettant en particulier de localiser l’horizon.
- Systèmes binaires d’étoiles à neutrons ou naines blanches tournant en géométrie compacte dans la Voie Lactée. Les sources les plus intenses serviront de calibration/vérification à LISA. Le bruit émis par ces milliers de systèmes binaires galactiques d’objets permet d’atteindre des aspects méconnus de l’évolution galactique et de son halo sombre.
- En outre, une des taches importante sera de détecter les ondes gravitationnelles venant de la phase primordiale très chaude de l’Univers, correspondant à un âge de quelques fractions de secondes seulement, et de l’ensemble de celles émises par les galaxies de l’univers en expansion.
