Le 11 février 2016, les scientifiques de l'Observatoire des ondes gravitationnelles des interféromètres laser (LIGO) ont marqué l'histoire en annonçant la première détection des ondes gravitationnelles. Prévues à l'origine par la théorie de la relativité générale d'Einstein un siècle auparavant, ces ondes sont essentiellement des ondulations dans l'espace-temps qui sont formées par des événements astronomiques majeurs - tels que la fusion d'une paire de trous noirs binaires.
Cette découverte a non seulement ouvert un nouveau domaine de recherche passionnant, mais a ouvert la porte à de nombreuses possibilités intrigantes. Une telle possibilité, selon une nouvelle étude d'une équipe de scientifiques russes, est que les ondes gravitationnelles pourraient être utilisées pour transmettre des informations. De la même manière que les ondes électromagnétiques sont utilisées pour communiquer via des antennes et des satellites, l'avenir des communications pourrait être basé sur la gravitation.
L'étude, récemment publiée dans la revue scientifique Gravité classique et quantique, était dirigée par Olga Babourova, professeur à l'Université pédagogique d'État de Moscou (MPSU), et comprenait des membres de l'Université technique d'État de Moscou pour l'automobile et la construction de routes (MADI) et l'Université d'amitié populaire de Russie (RUDN).
Pour les besoins de leur étude, l'équipe a mené une étude en trois étapes pour déterminer si les GW pouvaient être codés et utilisés pour transmettre des informations. Dans un premier temps, ils ont analysé les propriétés des GW dans un espace métrique affine généralisé (une construction algébrique tridimensionnelle indépendante des vecteurs ou des points d'origine). Ceci est similaire à la façon dont les propriétés des ondes électromagnétiques (et la relativité générale) sont évaluées en utilisant le collecteur à quatre dimensions connu sous le nom d'espace-temps de Minowski.
Cela a permis à l'équipe de passer de leur interprétation mathématique des GW à leur description dans l'espace réel. Dans la deuxième étape, les chercheurs ont cherché à déterminer si différentes fonctions du temps changeraient ou non dans le processus de distribution de l’onde. Ils ont découvert que les caractéristiques d'une onde pouvaient être définies à la source, puis décodées telles quelles sur une deuxième source.
Dans la troisième étape, les chercheurs ont testé pour voir si leur structure non métrique d'ondes gravitationnelles pouvait être utilisée pour coder un signal d'information. À partir de cela, ils ont déterminé que sur les quatre dimensions d'une onde (trois dimensions spatiales et une dimension temporelle), trois pouvaient être utilisées pour coder un signal d'information en utilisant une seule fonction tandis que la quatrième pouvait être codée en utilisant deux fonctions.
Comme Nina V. Markova - professeur adjoint au C.M. Nikolsky Mathematical Institute, membre du personnel du RUDN et co-auteur de l'étude - résumé dans un récent communiqué de presse du RUDN:
«Nous avons constaté que les ondes de non-métricité sont capables de transmettre des données de manière similaire aux ondes de courbure récemment découvertes, car leur description contient des fonctions arbitraires de temps retardé qui peuvent être encodées dans la source de ces ondes (dans une analogie parfaite avec les ondes électromagnétiques).»
Dans l'ensemble, l'équipe a démontré qu'en fonction de leur représentation mathématique, il existe des fonctions avec des ondes gravitationnelles qui restent invariables dans le processus de distribution des ondes. Cela signifie qu'il pourrait être possible de coder des informations dans ces ondes de la même manière que nous utilisons les ondes électromagnétiques pour transférer des informations codées via des signaux radio depuis plus d'un siècle.
Donc, si les scientifiques peuvent développer une méthode pour incorporer des informations dans une source d'ondes gravitationnelles, ils pourraient les communiquer à n'importe quel point de l'espace sans changement. Cela aurait d'énormes implications pour les communications dans l'espace, où les satellites et les futures stations spatiales pourraient transmettre des informations en utilisant des signaux radio, optiques et / ou gravitationnels.
Encore une opportunité excitante pour l'avenir de l'exploration spatiale. Et tout cela a été rendu possible grâce à un domaine de la recherche scientifique qui a connu une croissance exponentielle en quelques années seulement.
