Astrocent, un centre d’astrophysique ultramoderne à Varsovie

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Pologne | Science de la terre, de l’univers et de l’environnement : énergie, transports, espace, environnement
27 mai 2019

Les ondes gravitationnelles, les trous noirs, la matière noire et l’univers caché - telles sont les questions qu’explorent les scientifiques travaillant à l’Astrocent, un centre de recherche interdisciplinaire fondé en 2015 à Varsovie par les professeurs Leszek Roszkowski et Tomasz Bulik. Ils sont actuellement les bénéficiaires du prestigieux programme International Research Agendas (IRA) de la Fondation pour la science polonaise (FNP).

L’objectif premier d’Astrocent est de détecter et d’étudier les signaux extrêmement faibles et les informations cachées en physique, en particulier dans l’Univers. Les travaux du centre portent principalement sur des expériences visant à détecter les ondes gravitationnelles et la matière noire. Ce sont parmi les domaines les plus fondamentaux de la physique des particules et de l’astrophysique.

Le laboratoire Astroparticle and Cosmology (APC), un institut de recherche de classe mondiale basé à Paris, est le partenaire stratégique international d’Astrocent. Le Centre national de recherche nucléaire (NCBJ), le Centre astronomique Nicolaus Copernicus (CAMK) de l’Académie des sciences de Pologne et l’Université de technologie de Varsovie sont les partenaires polonais d’Astrocent.

A la recherche des ondes gravitationnelles

Les scientifiques s’accordent à dire qu’il existe environ cinq fois plus de matière invisible ou noire qu’il n’y a de matière « ordinaire » (par exemple les matières qui composent la Terre et des objets visibles, tels que des étoiles). Les scientifiques s’affairent donc à définir cette matière noire.
L’univers n’est pas non plus entièrement silencieux. Des données extrêmement intéressantes nous parviennent constamment de l’espace. Pour pouvoir les déchiffrer, les scientifiques développent des instruments très sensibles, et créent des méthodes permettant de séparer ces signaux de toutes sortes de bruits et d’un déluge de données provenant de phénomènes astrophysiques déjà connus.

Le détecteur LIGO a pour la première fois enregistré des ondes gravitationnelles. Les ondes gravitationnelles sont des "rides" dans l’espace-temps, causées par un événement de l’univers. Albert Einstein avait prédit leur existence il y a plus de 100 ans. Elles ont finalement été détectées pour la première fois en 2015 avec le détecteur LIGO. Dans ce cas, l’onde gravitationnelle était l’écho d’une collision de deux trous noirs, à quelque 1,3 milliard d’années-lumière de la Terre.

Une deuxième détection d’ondes gravitationnelles a été annoncée plus récemment, en octobre 2017. Cette fois, la source était la collision d’étoiles à neutrons (objets de très haute densité), et l’événement a probablement eu lieu dans la galaxie NGC 4993, à quelque 130 millions d’années-lumière de la Terre. La détection de cet événement est une autre avancée, rendue possible par les travaux de plusieurs centaines de scientifiques, dont le professeur Tomasz Bulik, membre du projet VIRGO à l’origine de cette deuxième détection.

Lumière sur la matière noire

Une autre expérience à laquelle Astrocent participera est le projet DarkSide-20k, axé sur l’identification des particules de matière noire.
Il est généralement admis que la matière noire est composée de particules élémentaires inconnues, massives et dont l’interaction est extrêmement faible, mais les scientifiques sont divisés quant à leurs propriétés. Pour résoudre ce problème les astrophysiciens ont besoin d’équipements extrêmement sensibles. Après plus de vingt ans d’efforts, leur sensibilité a été multipliée par un million, une avancée sans précédent dans la science.
Le détecteur DarkSide-20k en cours de conception constituera un nouveau pas de géant dans cette course à la sensibilité. Il sera construit à Gran Sasso en Italie en 2022 et incorporera vingt tonnes d’argon liquide.

Rédacteur :
Thibaud DUBRULE, Chargé de Mission Scientifique à l’Ambassade de France en Pologne, thibaud.dubrule[at]diplomatie.gouv.fr