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ONDES GRAVITATIONNELLES "Vibrations de
l'espace-temps" Le 11 février 2016: date
historique: on a mesuré une onde gravitationnelle. Où il est question d'espace-temps
et de ses déformations. Nouvelle jugée comme aussi
importante que celle de la découverte du boson de
Higgs par les physiciens. |
Voir Actualités
2016
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"Depuis
la théorie de la Relativité Restreinte,
on sait que le temps et l'espace ne
doivent plus être considérés séparément. Espace et temps sont intimement liés
par une constante universelle, la vitesse
de la lumière dans le vide. La généralisation de cette théorie par la
théorie de la Relativité Générale, a
montré que les masses produisent des
déformations de l'espace-temps faisant apparaître les forces d'attraction
gravitationnelles."
Vue d'artiste de la fusion entre deux trous noirs
– Source NASA |
Voir Pensées & humour
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Mai-2020 – le plus gros trou noir
détecté grâce aux ondes gravitationnelles.
Les plus gros trous noirs qui se trouveraient au
centre de presque toutes les galaxies. Leur masse est de l'ordre du million
ou du milliard de masses du Soleil. Les trous noirs de masse intermédiaire pourraient
être à l'origine des trous noirs supermassifs par fusions à répétition. Avec les détecteurs actuels (Virgo, Ligo), on
observe les trous noirs à des fréquences d'environ 60Hz. Les Successeurs pourraient
descendre à 20 Hz, voire 5 Hz pour le projet Einstein entre les Pays-Bas, la
Belgique et l'Allemagne. |
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11
février 2016: Les
chercheurs ont réussi à mesurer une onde gravitationnelle due à la
coalescence (fusion) de deux trous noirs situées à environ un milliard d'années-lumière. Caltech, du MIT et du Ligo (Laser Interferometer Gravitational-wave
Observatory – Washington state). Cette
annonce intervient un siècle après leur prédiction par Albert Einstein (de 1916 à 1918). Les équations de la relativité générale
conduisent naturellement à la prédiction d'existence des ondes
gravitationnelles. |
Première preuve directe de l'existence des trous noirs. Désormais, la connaissance de l'Univers via
les ondes
électromagnétiques, serait complétée de l'observation par ondes
gravitationnelles.
Image
NASA/JPL-Caltech |
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L'espace
est une structure dynamique dit la relativité générale: notre univers est
décrit sous la forme d’un espace-temps. Les ondes
gravitationnelles sont des vibrations de cet
espace-temps, des oscillations provoquées par des mouvements de matière ou
d’énergie. Oui, mais
… des amplitudes de l'ordre de 10-20 mètre, beaucoup moins que la taille
d'un atome, plutôt la taille d'un quark. La déformation avait été démontrée, notamment en observant la
modification de la trajectoire des rayons lumineux autour du Soleil (lentilles gravitationnelles). |
Image du tapis tendu (l'univers)
sur lequel on laisse tomber des masses importantes (les étoiles). Le tapis
est déformé. Et, il se déforme continuellement du fait du mouvement de ces
masses. On donne aussi l'image
d'une boule de pétanque sur un coussin.
Si la
masse est immobile, il ne se passe rien d'autre, mais… |
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Un autre
effet de la gravitation: lorsqu'un objet massif accélère, il va créer des
perturbations dans l'espace-temps: des ondes
gravitationnelles. Déplacement à la vitesse de la lumière, sauf si le graviton
avait une masse, même infime. Origine:
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…si la masse est en
mouvement, elle crée des ondes qui se propagent. Un caillou jeté dans un étang crée des vagues, des ondes.
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Ondes de gravité et ondes gravitationnelles
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En
trois dimensions, les ondes de gravité météorologiques sont les variations de
pression atmosphérique concentriques créées par la chute d'une masse d'air. |
Voir Ondes
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L'instrument
nécessaire est un interféromètre, mais un
très grand pour être très sensible. Deux bras
de 3 à 4 kilomètres. Des
rayons laser se réfléchissent dans les miroirs Trois
tels appareils seront couplés:
Note: ces appareils doivent être insensibles aux ondes
sismiques! |
La vitesse de
la lumière est constante. La moindre déformation sur les bras modifie le temps
de parcours différentiel. Traquer une déformation de l'espace revient alors à
mesurer un écart de temps de parcours de la lumière sur chacun des bras. Les mesures sont de plus en plus précises et les
améliorations récentes ont permis cette percée.
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Russel
Hulse et Joseph Taylor – Prix Nobel de
physique pour cette découverte. C'est un
français, T. Damour qui calcula ce que prévoyait la théorie: variation de la
période orbitale du pulsar: 75 µs/an. Principe Un
système d'étoiles double (deux objets massifs en mouvement) émet des ondes
gravitationnelles. Cette
émission engendre une perte d'énergie, qui modifie sa rotation. |
Observation Un système binaire d'étoiles type pulsar, une étoile à
neutrons qui émet de puissants jets d'énergie. Observation du mouvement de
ces deux étoiles autour l'une de l'autre via le rythme des impulsions émises. Ces deux scientifiques ont pu détecter une
variation d'énergie correspondant exactement à celle prévue par la théorie.
Image
NASA |
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Gravitational
waves are distortions or
'ripples' in the fabric of space-time
caused by some of the most violent and energetic processes in the Universe. Albert Einstein predicted
the existence of gravitational waves in 1916 in his general theory of
relativity. Einstein's mathematics showed that massive accelerating objects
(such as neutron stars or black holes orbiting each other) would disrupt
space-time in such a way that 'waves' of distorted space would radiate from
the source. Furthermore, these
ripples would travel at the speed of light
through the Universe, carrying with them information about their cataclysmic
origins, as well as invaluable clues to the nature of gravity itself. Source LIGO Caltech |
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Voir Anglais
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Si
l'on sait détecter et mesurer les ondes gravitationnelles, alors possibilités
de:
Parole d'astronome: jusqu’à présent on
avait la vue, maintenant on a l’ouïe.
Les
possibilités offertes par la détection d'ondes gravitationnelles pourraient
révolutionner l'astrophysique d'autant que ces ondes n'interagissent pas avec
la matière; elles voyagent à travers le
cosmos sans être perturbées. |
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