Le nanohertz est une unité de fréquence valant un milliardième de hertz. Son symbole est nHz. Un nanohertz vaut un cycle par milliard de secondes, un peu moins de trente-deux ans : une seule oscillation à cette fréquence dure donc plus longtemps que la plupart des carrières.
Presque rien ne l’emploie, puis en 2023 elle est devenue l’une des unités les plus commentées de la physique. Plusieurs collaborations de réseaux de chronométrage de pulsars, travaillant indépendamment sur quatre continents, ont rapporté des indices d’un fond d’ondes gravitationnelles dans la bande du nanohertz. Le signal semble provenir de couples de trous noirs supermassifs en orbite l’un autour de l’autre au centre de galaxies fusionnées, tout au long de l’histoire de l’univers.
La technique de mesure est remarquable. Les pulsars milliseconde sont des étoiles à neutrons qui tournent des centaines de fois par seconde et émettent un faisceau balayant la Terre avec une régularité extraordinaire, rivalisant avec les horloges atomiques. Une onde gravitationnelle traversant la galaxie étire et comprime l’espace entre la Terre et chaque pulsar, modifiant les temps d’arrivée des impulsions de quelques centaines de nanosecondes. En surveillant des dizaines de pulsars pendant vingt ans et en cherchant un motif précis de corrélation entre eux, les astronomes détectent des ondes dont la longueur se mesure en années-lumière.
Aucun instrument ne pourrait fonctionner autrement à ces fréquences. Un détecteur doit avoir une taille comparable à la longueur d’onde recherchée, et une onde gravitationnelle d’un nanohertz a une longueur de plusieurs dizaines d’années-lumière. La galaxie elle-même est l’appareil, et les pulsars en sont les repères.
L’unité n’apparaît ailleurs que dans les plus lents des cycles naturels. La précession de l’axe terrestre prend environ 26 000 ans, soit à peu près 1,2 nanohertz. Les variations orbitales d’excentricité, d’obliquité et de précession qui rythment les glaciations, les cycles de Milankovitch, s’étendent d’environ 0,5 nanohertz jusqu’au dixième de cette valeur.
En dessous du nanohertz, la notion de fréquence devient contrainte, car rien n’a été observé assez longtemps pour voir un cycle entier, et la valeur se déduit de la théorie au lieu d’être comptée.
Un nanohertz équivaut à 0,000000001 hertz, à un cycle par milliard de secondes ou à 0,001 microhertz.
| Unité | Symbole | 1 Nanohertz équivaut à | 1 de ces unités équivaut à | Convertisseur |
|---|---|---|---|---|
| Microhertz | µHz | 0.001 µHz | 1000 nHz | Nanohertz en Microhertz |
| Millihertz | mHz | 0.000001 mHz | 1000000 nHz | Nanohertz en Millihertz |
| Hertz | Hz | 0.000000001 Hz | 1000000000 nHz | Nanohertz en Hertz |
| Kilohertz | kHz | 1 × 10-12 kHz | 1000000000000 nHz | Nanohertz en Kilohertz |
| Mégahertz | MHz | 1 × 10-15 MHz | 1 × 1015 nHz | Nanohertz en Mégahertz |
| Gigahertz | GHz | 1 × 10-18 GHz | 1 × 1018 nHz | Nanohertz en Gigahertz |
| Térahertz | THz | 1 × 10-21 THz | 1 × 1021 nHz | Nanohertz en Térahertz |