Le projet « Einstein Telescope », détecteur d’ondes gravitationnelles de troisième génération en lice pour la feuille de route de l’ESFRI

Ce nouvel instrument scientifique majeur repose sur l’expérience acquise avec les détecteurs actuels de seconde génération, dont fait partie Virgo, télescope à ondes gravitationnelles européen installé à proximité de Pise en Italie. Comme ses prédécesseurs, ET fera donc appel à des interféromètres lasers géants pour détecter les infimes soubresauts de l’espace-temps, autrement dit les ondes gravitationnelles. Il en comptera trois, longs de 10 km et organisés en triangle, à comparer à Virgo qui en utilise un unique, long de 3 km. Autres différences notables, ET sera souterrain pour s’affranchir du bruit sismique de surface et les miroirs seront refroidis à une température cryogénique pour réduire les vibrations thermiques.

Voir jusque dans l’âge sombre de l’univers

La configuration choisie confère au télescope une sensibilité 10 fois plus grande que la génération actuelle d’instruments. Un bond exceptionnel qui devrait se traduire par la détection de plusieurs centaines de milliers d’événements par an, contre quelques dizaines actuellement et par une portée totalement inédite pour la science moderne. ET sera en mesure de détecter les événements les plus lointains de l’univers, y compris ceux qui auraient pu se produire au cours de son âge sombre, dans les toutes premières centaines de millions d’années de sa formation, quand la matière n’était pas encore suffisamment condensée pour former des étoiles. L’instrument promet ainsi de faire des observations cruciales pour la cosmologie et la compréhension de l’évolution passée de l’univers.

Einstein Telescope doit aussi intégrer une batterie d’innovations destinées à améliorer la qualité du signal et éliminer toujours plus efficacement les bruits parasites de l’environnement terrestre. Ses données seront beaucoup plus fines et détaillées ouvrant la voie à des études de physique inédites. Comme effectuer des tests nouveaux de la relativité générale ou de la théorie de la gravité quantique, à proximité de l’horizon des trous noirs, là où le champ gravitationnel atteint des valeurs extrêmes. Etudier les propriétés de la matière lorsqu’elle est soumise aux conditions de densité extrêmes des étoiles à neutrons. Ou encore, étudier la physique à l’œuvre dans les explosions en supernovas des étoiles. Einstein Telescope couvrira aussi une large bande de fréquences, du hertz à la dizaine de kilohertz, pour capter la plus grande variété d’événements possibles, depuis la fusion d’étoiles à neutrons jusqu’à la fusion de trous noirs de masse intermédiaire.

Un démarrage espéré en 2035

Les promoteurs du projet Einstein Telescope espèrent démarrer la construction en 2026 après une phase de 5 ans pendant laquelle sera étudié le choix du site. Deux candidats sont actuellement sur les rangs. Un premier dans l’Euregio Meuse-Rhin, zone transfrontalière de coopération européenne partagée par la Belgique, les Pays-Bas et l’Allemagne, et un second site en Sardaigne (Italie). Le centre opérationnel de l'infrastructure sera quant à lui assuré depuis l'Observatoire gravitationnel européen (EGO) qui héberge déjà le détecteur Virgo à Cascina en Italie. Cet observatoire est financé par le Centre national de la recherche scientifique (CNRS) en France, l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) en Italie et Nikhef aux Pays-Bas. En s'appuyant sur l'ensemble des développements effectués sur Virgo, Einstein Telescope permettra à l'Europe de garder un leadership dans ce domaine. Le démarrage de l’instrument est espéré pour 2035.

A propos du consortium Einstein Telescope :

Le consortium Einstein Telescope regroupe 40 universités et institutions de recherche de 10 pays européens : Allemagne, Belgique, Royaume-Uni, Espagne, France, Hongrie, Italie, Norvège, Pologne et Suisse.