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 découverte des ondes gravitationnelles

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Xuan
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   Posté le 13-02-2016 à 23:19:33   Voir le profil de Xuan (Offline)   Répondre à ce message   Envoyer un message privé à Xuan   

On a détecté des ondes gravitationnelles ! par Yaroslav Pigenet


Les crises

Source : CNRS, Yaroslav Pigenet, 11-02-2016


Vue d’artiste de deux trous noirs qui, en fusionnant, émettent des ondes gravitationnelles.

Aujourd’hui, à 16h30, les collaborations Ligo et Virgo ont annoncé avoir détecté des ondes gravitationnelles, un siècle après leur description par Einstein. C’est un double coup de maître : en détectant pour la première fois ces ondes, les chercheurs ont également observé la première collision entre deux trous noirs. Une nouvelle fenêtre s’ouvre sur l’Univers.

Dévoilées par Einstein en 1915, les équations de la relativité générale induisaient l’existence théorique de deux phénomènes inconnus et inobservables à l’époque : les ondes gravitationnelles et les trous noirs. Après une quête de près d’un demi-siècle, les physiciens, et plus particulièrement, depuis 2007, ceux de la collaboration associant les observatoires Ligo (États-Unis) et Virgo (Europe), tiennent enfin leur Graal : la première observation directe d’une onde gravitationnelle causée par la collision de deux trous noirs. Cette découverte annoncée le 11 février ne constitue pas seulement une validation supplémentaire de la théorie d’Einstein, elle fait aussi entrer l’astronomie dans une nouvelle ère en lui procurant un messager de plus pour observer les phénomènes les plus violents de l’Univers.

Il y a très longtemps, dans une galaxie très très lointaine, deux trous noirs qui tournaient l’un autour de l’autre et pesaient chacun environ 30 soleils ont fini par se rencontrer à 200 000 kilomètres/seconde (les deux tiers de la vitesse de la lumière !) et fusionner. Un phénomène appelé coalescence. Cet événement cataclysmique, baptisé GW150914, a, en une fraction de seconde, converti en ondes gravi¬tationnelles une énergie équivalant à trois fois la masse du Soleil.

Deux observations simultanées

Ce sont ces ondes, générées à plus d’un milliard d’années-lumière de la Terre, que les deux interféromètres laser géants de Ligo – l’un situé en Louisiane, l’autre à 3 000 kilomètres, dans l’État de Washington – ont observé simultanément le 14 septembre 2015 à 11 h 51. « Cette double détection et la force du signal enregistré assurent qu’il ne s’agit pas d’une fausse alarme, précise Benoît Mours, chercheur au Laboratoire d’Annecy-le-Vieux de physique des particules (Lapp)1 et responsable scientifique du projet Virgo en France. Selon nos vérifications, un bruit aléatoire mimant GW150914 est si peu probable qu’il ne pourrait se produire qu’au plus une fois tous les 200 000 ans ! »
Cette double détection et la force du signal enregistré assurent qu’il ne s’agit pas d’une fausse alarme.

Cette observation directe est d’abord une confirmation éclatante de la validité de la théorie de la relativité générale et de l’une de ses prédictions les plus révolutionnaires. C’est aussi une prouesse technique sachant qu’Einstein lui-même pensait que les déformations de l’espace-temps dues aux ondes gravitationnelles étaient si ténues qu’elles ne pourraient jamais être détectées directement.

« Pour l’astrophysique, cette découverte est un peu ce qu’a été celle du boson de Higgs pour la physique des particules, explique Tania Regimbau, astrophysicienne dans le groupe Virgo-Artemis2. Et ce tant par la manière – une collaboration internationale de plusieurs années rassemblant des centaines de chercheurs –, que par le résultat – la validation expérimentale d’une théorie centenaire ouvrant la voie à une nouvelle astronomie. »


Bras ouest de 3 km dans lequel circule l’un des deux faisceaux laser de l’interféromètre Virgo. Ce détecteur mesure les déformations de l’espace générées par le passage des ondes gravitationnelles. C. FRESILLON/VIRGO/CNRS PHOTOTHEQUE

Remonter l’histoire de l’Univers

En effet, après les ondes électromagnétiques (lumière, ondes radio, rayons X…), qui ont permis aux astronomes d’observer des phénomènes et des objets cosmiques de plus en plus éloignés, les ondes gravitationnelles vont désormais permettre d’étudier des événements extrêmes et de remonter encore plus loin dans l’histoire de l’Univers.

Le -redémarrage en 2016 du détecteur Advanced Virgo en Italie, dont les données seront combinées avec celles de Ligo, fournira aux chercheurs un observatoire gravitationnel capable d’identifier et de localiser encore plus précisément les sources de ces précieuses ondes. Kagra au Japon devrait com¬pléter ce réseau vers 2018.

Ces instruments seront ensuite rejoints, vers 2030, par eLISA, un ensemble de trois satellites qui constitueront un interféromètre avec l’ambition de détecter directement les ondes gravitationnelles issues du Big Bang. L’ère de l’astronomie gravitationnelle est née.

Source : CNRS, Yaroslav Pigenet, 11-02-2016

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Ondes gravitationnelles : la plus vibrante des prédictions d’Einstein confirmée


Source : Le Point, Olivia Recasens, 09-02-2016
Pour la première fois, les “vibrations de l’espace-temps” prédites par Einstein ont été détectées. Une découverte plus importante que celle du boson de Higgs.



Au départ, ce n’était qu’une folle rumeur. Un message posté le 11 janvier sur Twitterpar le cosmologiste Lawrence Krauss, de l’université d’Arizona State : « Mes dernières informations au sujet du Ligo ont été confirmées par des sources indépendantes. Restez branchés ! On a peut-être découvert des ondes gravitationnelles !! Excitant. » Retweeté plus de 1 900 fois, le tweet du cosmologiste a fait le tour de la planète science, s’attirant une volée de réactions sceptiques tant la nouvelle était à peine croyable.

Mais, désormais, la découverte est officielle : des physiciens sont parvenus à détecter des ondes gravitationnelles, selon une étude publiée dans Physical Review Letters. « C’est l’une des plus importantes découvertes scientifiques de notre temps. À mon avis, plus importante encore que celle du boson de Higgs ! explique au Point Catherine Bréchignac, secrétaire perpétuelle de l’Académie des sciences (1). La preuve que nous disposons maintenant d’un appareil capable de mieux comprendre l’infiniment grand. Nous n’allons plus nous contenter de regarder les étoiles, mais voir à l’intérieur d’elles, car ces ondes pénètrent la matière au seuil de laquelle la lumière s’arrête. »

L’histoire des ondes gravitationnelles commence il y a cent ans avec Albert Einstein qui se met en tête de comprendre comment se propage le champ gravitationnel dans la toute nouvelle théorie de la gravitation qu’il vient de construire, la théorie de la relativité générale. Mais l’article que le physicien écrit en 1916 contient une importante erreur, et ce n’est qu’en 1918, dans un deuxième papier, qu’il en donne la bonne description.
Les ondes gravitationnelles, « OG » de leur petit nom, forment l’un des éléments-clés de la théorie de la relativité générale : la propagation par ondes, à la vitesse de la lumière de la gravitation.

La relativité générale prédit en effet que tout corps qui se déplace génère une déformation de la structure de l’espace-temps, autrement dit, modifie les distances et le temps, et cette déformation se propage par ondes successives dans le cosmos à la manière d’une vague à la surface de l’eau. Seuls des événements extrêmement violents génèrent des OG, des cataclysmes cosmiques, tels que la formation d’une étoile dans un trou noir, l’explosion d’une supernova ou encore la collision de deux étoiles à neutrons. Mais, pour autant, personne n’avait encore réussi à détecter ces déformations de l’espace-temps, qui se propagent dans l’Univers à 300 000 km/s, la vitesse de la lumière.

« Courage »

Cela fait trente ans pourtant que les scientifiques les traquent activement. D’un côté, Virgo, une antenne de détection construite à Pise sous l’égide du CNRS et de l’Institut national de physique nucléaire italien (INFN), qui mobilise six équipes françaises (APC, LAL, LAPP, LMA, LKB, OCA). De l’autre, Ligo de la National Science Foundation avec ses deux interféromètres situés aux États-Unis. En 2014, vu l’ampleur du défi, Virgo et Ligo ont signé un accord pour mettre en commun leurs données. En septembre 2015, ce sont les deux interféromètres américains qui ont enfin capté des signaux, éphémères – ils n’ont duré qu’une petite fraction de seconde –, provenant du mouvement orbital, puis de la fusion de deux trous noirs géants, chacun d’une masse équivalant à 30 soleils, situés à environ un milliard d’années-lumière de la Terre. C’est cette observation qui vient donc d’être confirmée après vérification des données.

Pendant longtemps, on a douté de l’existence de ces ondes. « La première preuve mathématique n’a été apportée qu’en 1952 par Yvonne Choquet-Bruhat, spécialiste de la relativité. Puis, à la fin des années 50, un autre pionnier, Joseph Weber, a eu le courage de penser qu’il fallait construire des détecteurs assez sensibles pour détecter les OG » , raconte Thibault Damour (1), professeur à l’Institut des hautes études scientifiques, qui a notamment fourni au réseau Ligo/Virgo une méthode inédite pour décrire le signal émis par la fusion de deux trous noirs et faciliter ainsi sa détection.

« Courage », le mot n’est pas trop fort si l’on interroge les chercheurs qui ont consacré tout ou partie de leur carrière à la quête des ondes gravitationnelles. « Dès le début de construction de Virgo, il y a eu plusieurs voix conservatrices qui se sont levées : c’est trop risqué, trop cher, mieux vaudrait investir sur d’autres domaines. Heureusement, le CNRS a tenu bon ; c’est cela, l’avantage principal des organismes nationaux de recherche, leur persévérance sur des cibles scientifiques de longue durée » , se souvient Stavros Katsanevas, directeur adjoint scientifique de l’Institut de physique nucléaire et physique des particules (IN2P3) du CNRS et président de l’Observatoire européen des ondes gravitationnelles (EGO/ VIRGO) de 2002 à 2012.
« Cela dit, la construction de Virgo a commencé trois ans plus tard que celle de Ligo. Les collègues de Virgo ont fait des efforts remarquables, et le retard s’est réduit à quelques mois seulement. Les deux collaborations travaillent main dans la main et des contributions cruciales dans l’analyse de ces événements ont été apportées par les équipes européennes, telles que le laboratoire Astroparticule et Cosmologie de l’IN2P3/Paris-Diderot/CeA/Obs de Paris. »

Vertigineux

Depuis l’annonce de la détection, c’est comme si le monde de la physique avait subi une onde gravitationnelle, et ceux qui n’avaient pas brillé par leur enthousiasme jouent désormais des coudes pour être sur la photo.
Il est vrai que l’exploit de Virgo/Ligo donne ni plus ni moins naissance à une nouvelle astronomie. Quatre cents ans après l’astronomie optique lancée par Galilée lorsqu’il a braqué sa lunette vers le ciel. « Les premiers radiotélescopes ont ensuite ouvert la voie à l’astronomie radio, les satellites ont lancé l’astronomie des rayons X, puis celle des rayons gamma, etc. Des astronomies toutes basées sur les ondes électromagnétiques jusqu’à ce que les premiers détecteurs de neutrinos cosmiques inaugurent l’astronomie neutronique. La détection des ondes gravitationnelles, d’un autre type de signal donc, nous donne de nouvelles lunettes pour voir des choses nouvelles dans l’Univers » , précise Thibault Damour.

De fait, les perspectives sont vertigineuses : pouvoir sonder l’énergie noire, cette force étrange qui expliquerait l’expansion de notre Univers, mieux explorer le cosmos et, pourquoi pas, remonter dans le temps jusqu’à 14 milliards d’années.
En effet, non seulement les physiciens ont capturé le signal émis par des ondes gravitationnelles, mais ils ont aussi observé, pour la première fois, la fusion de deux trous noirs. La preuve de l’existence de ces ogres dévoreurs de lumière, qui détiennent peut-être le secret de la naissance de notre Univers.
Au début des années 2000, Jean-Pierre Luminet, astrophysicien à l’Observatoire de Paris-Meudon et directeur de recherche au CNRS, écrivait : « Les frontières de la science sont toujours un mélange bizarre de vérité nouvelle, d’hypothèse raisonnable et de conjecture extravagante. »
La prouesse que viennent d’accomplir les physiciens américains, français et italiens ouvre une fenêtre sur l’Univers en apparence extravagant inventé par Einstein il y a un siècle.

(1) Retrouvez l’avis de l’Académie ainsi qu’un dossier complet sur la lumière.
(2) Le prochain cours de Thibault Damour à l’IHES, les 18 et 25 février, porte sur « Ondes gravitationnelles et systèmes binaires ». Sur le site, figurent aussi les contribution de l’IHES aux ondes gravitationnelles.
Source : Le Point, Olivia Recasens, 09-02-2016




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La Chine lancera un projet de recherche sur les ondes gravitationnelles


Publié le 2016-02-14 à 13:42 french.xinhuanet.com


BEIJING, 14 février (Xinhua) -- Tianqin, projet de recherche chinois sur les ondes gravitationnelles lancé par l'Université Sun Yat-sen en juillet 2015, attend l'approbation du gouvernement.

L'observatoire américain Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) a annoncé jeudi la découverte sans précédent d'ondes gravitationnelles, confirmant une prédiction effectuée il y a un siècle par Albert Einstein dans sa théorie de la relativité générale.

Cette nouvelle découverte a encouragé davantage d'études sur les ondes gravitationnelles à travers le monde, a indiqué Li Miao, doyen de l'Institut d'astronomie et des sciences spatiales de cette université située dans la province méridionale du Guangdong, ajoutant que la Chine avait décidé d'accélérer ses activités de recherche dans ce domaine.

Selon M. Li, Tianqin a déjà réalisé des progrès dans certaines technologies clés et sera composé de quatre phases au cours des 15 à 20 années à venir. La dernière étape consistera à lancer trois satellites en orbite haute pour détecter les ondes gravitationnelles.

L'Université Sun Yat-sen est prête à collaborer avec d'autres institutions chinoises et étrangères dans le cadre de ce projet, a ajouté M. Li.

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Sciences & Avenir

La Chine veut prendre la tête de la recherche sur les ondes gravitationnelles


Le pays a posé dimanche 20 mars 2016 la première pierre d'un nouveau centre de recherche dédié à ce sujet de physique fondamentale. D'autres projets sont à venir.

Vidéo : Pose symbolique de la première pierre du projet Tianqin de recherche sur les ondes gravitationnelles dimanche 20 mars 2016 dans la ville de Zhuhai, juste à côté de Macao, dans le sud de la Chine ©China Xinhua News


La première pierre d'un vaste bâtiment de recherche sur les ondes gravitationnelles a été posée dimanche 20 mars 2016 dans la ville de Zhuhai, juste à côté de Macao, dans le sud du Pays. Construit dans le cadre d'un projet appelé "Tianqin", ce bâtiment de 30.000 mètres carrés sera équipé d'un "laboratoire souterrain ultra-silencieux de 10.000 m2 et une station d'observation de 5000 m2" précise le site de l'Université Sun Yat-sen de Zhuhai, initiatrice du projet, lancé en juillet 2015.

Depuis l'annonce, le 11 février 2016, de la découverte officielle des ondes gravitationnelles par l'interféromètre LIGO aux États-Unis, la Chine accélère ses investissements dans le domaine. "Bien que des scientifiques chinois aient contribué à cette découverte, c'est bien peu en comparaison des formidables investissements qu'il est nécessaire de faire" affirme Wang Yifang, chef de l'Académie des sciences chinoises et de l'institut des hautes énergies. Aussi, ce dernier entend bien faire de la Chine la locomotive des recherches dans ce domaine, en investissant massivement dans la recherche.

Une grande symphonie de l'Univers

"Avec un coût estimatif de 15 milliards de yuans (2,3 milliards de dollars), le projet 'Tianqin' sera mené en quatre étapes au cours des quinze à vingt prochaines années, en lançant trois satellites en orbite haute pour détecter des ondes" , a déclaré Li Miao, doyen de l'Institut d'astronomie et des sciences de l'espace de l'université à l'agence de presse chinoise Xinhua.

Le lancement de ces satellites n'est toutefois pas prévu avant 2030. Et ce projet de recherche n'est pas le seul dans le pays. Le programme 'Taiji', également en cours, vise à étudier lui aussi les ondes gravitationnelles depuis l'espace (et non plus un observatoire au sol).

Un autre projet domestique sur les ondes gravitationnelles appelé 'Ali' vise, lui, à détecter les premières secousses du Big bang, soit des ondes gravitationnelles originelles.

L'intérêt de ces nouveaux détecteurs d'ondes gravitationnelles ? Il n'est plus de prouver leur existence mais d'en détecter à d'autres fréquences. En effet, cité par l'agence Chine Nouvelle, le chercheur Su Meng, du MIT, explique que les ondes gravitationnelles qui déforment l'espace temps sont comme "une grande symphonie de l'Univers" .

Et selon lui, chacun de ces instruments permet de les écouter dans un registre différent. Selon on peut comparer les ondes gravitationnelles détectées par l'instrument LIGO à des voix "haut perchées". "Le détecteur de Taiji, ou celui de Tianqin permettront de détecter des fréquences plus graves" . Le projet Ali, quant à lui, sera dédié à la détection des "basses" .

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L’onde gravitationnelle


L’une des prédictions de la relativité générale va probablement jouer un rôle clef dans l’astronomie du futur. Lorsqu’un corps massif est soumis à une accélération, l’espace-temps autour de lui doit en permanence se réajuster, ce qui se traduit par de légères perturbations qui se propagent à la vitesse de la lumière appelées des ondes gravitationnelles.

Une preuve indirecte : PSR1913+16

Une preuve indirecte de l’existence de ces ondes fut apportée en 1974 par les astrophysiciens américains Joseph Taylor et Russell Hulse. A cette époque, ils étudiaient le pulsar PSR1913+16, qui avait la particularité d’être membre d’un système binaire constitué de deux étoiles à neutrons. En étudiant les émissions radio du pulsar, les deux astronomes furent en mesure de déterminer la période orbitale du couple. Ils se rendirent alors compte que celle-ci décroissait légèrement, d’un millième de seconde par an. Ce phénomène fut interprété comme la conséquence de l’émission d’ondes gravitationnelles.

En effet, les deux étoiles à neutrons étant rapides et massives, leur mouvement donne lieu à une forte émission d’ondes gravitationnelles qui emportent avec elles beaucoup d’énergie. Par conséquent, le système binaire doit perdre un peu de son énergie, ce qui se traduit par une diminution de la distance entre les deux étoiles et par une baisse de leur période orbitale, exactement l’effet observé par Taylor et Hulse.

La décroissance de la période mesurée en 1974 était exactement celle que la relativité générale prévoyait pour une étoile binaire émettant des ondes gravitationnelles. Ce fut donc une nouvelle vérification de la théorie, mais surtout une preuve indirecte de l’existence de ces ondes.

Une nouvelle astronomie

L’interaction gravitationnelle, même si elle domine à grande échelle, est extrêmement faible à une échelle microscopique. En conséquence, les ondes gravitationnelles interagissent très peu avec la matière. Elles traversent sans problème les concentrations de masse les plus fortes, par exemple une étoile à neutrons. L’Univers est en quelque sorte transparent aux ondes gravitationnelles.

Cette propriété en fait un outil de choix pour l’astronomie. En effet, de nombreux processus astrophysiques nous sont totalement inaccessibles. Par exemple, nous ne pouvons observer que la surface des étoiles car le rayonnement des régions internes ne peut pas s’échapper. L’étude des ondes gravitationnelles émises par ces processus nous permettrait de les étudier directement.

Cette possibilité ouvrirait la voie à l’étude de certains des phénomènes les plus intéressants de l’astronomie : effondrement gravitationnel des étoiles massives, fusion de deux étoiles à neutrons dans un système binaire, processus en jeu au centre des galaxies ou bien tous les phénomènes associés aux trous noirs.

L'interféromètre Virgo


L’interféromètre franco-italien VIRGO près de Pise est composé de deux bras orthogonaux de trois kilomètres. Cet instrument utilise le principe de l’interféromètre de Michelson pour mesurer d’infimes variations relatives de la longueur des bras causées par le passage d’ondes gravitationnelles. Crédit : CNRS/INFN

Des interféromètres géants

Cet avantage des ondes gravitationnelles devient un inconvénient lorsqu’il s’agit de les détecter. Lorsqu’une onde gravitationnelle traverse un objet, le passage se manifeste par des oscillations de celui-ci. Un cercle est par exemple momentanément transformé en une ellipse. Il devrait ainsi être facile de détecter le passage d’une onde gravitationnelle mais les perturbations sont extrêmement faibles et très difficiles à observer.

Pour se fixer les idées, imaginons qu’une supernova explose dans notre Galaxie. Il s’agit là d’un cas assez favorable qui devrait conduire à une forte dose d’ondes gravitationnelles au niveau de la Terre. La variation relative de taille ne serait cependant que d’un milliardième de milliardième, l’équivalent d’un changement d’une fraction de micromètre dans la distance du Soleil à la Terre.

Les observatoires construits pour détecter les ondes gravitationnelles sont des interféromètres géants qui fonctionnent selon le même principe que le système d’Albert Michelson. Le rayonnement provenant d’un laser est divisé en deux faisceaux. Ceux-ci sont envoyés dans des directions perpendiculaires, puis réfléchis par des miroirs et finalement recombinés. L’analyse de la lumière après recombinaison permet de dire si la durée de propagation de la lumière dans l’une des directions a été perturbée. Si tel est le cas, cela signifie que la distance parcourue par l’un des faisceaux a légèrement varié sous l’effet du passage d’une onde gravitationnelle.

Étant donné la faiblesse des effets à mesurer, ces interféromètres doivent être très sensibles. En particulier, la distance parcourue par la lumière doit être aussi grande que possible. Pour cette raison, ces détecteurs sont gigantesques, leurs bras font plusieurs kilomètres de long. Il est également crucial de réduire toutes les sources de bruit parasite, tout spécialement celles d’origine sismique ou thermique.

La détection « directe » : GW150914

Aux Etats-Unis, l’observatoire LIGO est composé de deux interféromètres indépendants, l’un situé à Livingston en Louisiane, l’autre à Hanford dans l’Etat de Washington. LIGO a observé le ciel sans succès entre 2001 et 2010 et a été mis à jour pour reprendre ses observations en septembre 2015. L’interféromètre Virgo, situé près de Pise en Italie, est une collaboration entre cinq pays européens. Sa première période d’observation s’est déroulée entre 2007 et 2011 et il est depuis dans une phase de mise à jour de sa sensibilité qui devrait s’achever en 2016.

Les efforts de la communauté scientifique ont été récompensés le 14 septembre 2015 lorsque les interféromètres de LIGO ont tous deux détecté indépendamment les distorsions de l’espace-temps provoquées par le bref passage d’ondes gravitationnelles. L’analyse de l’amplitude des ondes et de leur évolution a révélé qu’elles avaient été produits par le rapprochement puis la fusion d’un système binaire composé de deux trous noirs, respectivement de 29 et de 36 fois la masse du Soleil.

Cette fusion a créé un trou noir de 62 fois la masse du Soleil, les trois masses solaires manquantes ayant été complètement transformées en onde gravitationnelles. Pendant cette fusion très rapide, à environ 1,3 milliards d’années-lumière de nous, la puissance totale des ondes émises était équivalente à 50 fois la puissance émise sous forme lumineuse par toutes les étoiles de l’Univers observable !



Détection d'ondes gravitationnelles par LIGO

La première détection « directe » d’ondes gravitationnelles par les détecteurs LIGO à Hanford et Livingstone. Les courbes montrent la déformation relative des détecteurs pendant le passages des ondes. En partant de gauche, on observe les oscillations créées par l’orbite des trous noirs, dont l’amplitude et la fréquence augmentent jusqu’à un pic d’intensité lorsque les trous noirs fusionnent. Le trou noir unique nouvellement formé va alors vibrer pour ajuster sa forme vers une configuration sphérique, d’où la dernière partie du graphe avec ses oscillations plus rapides et décroissant vite en amplitude. Crédit : LIGO

Le projet eLISA

Finissons par un projet encore plus ambitieux. En effet, un détecteur à la surface de la Terre sera toujours très limité. Pour améliorer encore la sensibilité, l’espace est la seule solution. Ainsi, un projet spatial de l’ESA appelé eLISA (Evolved Laser Interferometer Space Antenna) est à l’étude.

Il s’agirait d’un ensemble de satellites travaillant de façon coordonnée. Au lieu de quelques kilomètres, la taille équivalente du détecteur serait alors de plusieurs millions de kilomètres. Un tel système rendrait possible l’étude d’une plus grande variété de phénomènes ainsi que la détection d’événements beaucoup plus lointains. Le lancement est prévu au plus tôt pour 2028, donc armons nous de patience…

Page créée le 27/04/2011 et mise à jour le 20/02/2016



Edité le 22-03-2016 à 18:38:49 par Xuan




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   Posté le 29-06-2016 à 16:25:31   Voir le profil de Xuan (Offline)   Répondre à ce message   Envoyer un message privé à Xuan   

Article Wikipedia sur les ondes gravitationnelles :

En physique, une onde gravitationnelle, ou onde de gravitation, est une oscillation de la courbure de l'espace-temps qui se propage à grande distance de son point de formation.
Albert Einstein a prédit l'existence d'ondes gravitationnelles en 1916, en se fondant sur sa théorie de la relativité générale. Selon cette théorie, qu’il venait de publier, de même que les ondes électromagnétiques (lumière, ondes radio, rayons X, etc.) sont produites par les particules chargées accélérées, les ondes gravitationnelles seraient produites par des masses accélérées et se propageraient à la vitesse de la lumière dans le vide.

Cependant, la réalité des ondes gravitationnelles a été longuement débattue, et Einstein lui-même changea plusieurs fois d'avis à ce sujet, la question étant de savoir si ces ondes avaient effectivement une existence physique ou bien constituaient un artéfact mathématique résultant d’un choix du système de coordonnées. Pour statuer, et disposer à cette occasion d’un nouveau test de la relativité générale, seule la recherche expérimentale pouvait lever le doute.

Les efforts dans ce sens ont été engagés à partir des années 1960, avec la réalisation des premiers détecteurs par Joseph Weber.


Depuis 2016, le résultat est acquis : l’existence des ondes gravitationnelles est avérée par l’observation. Ce résultat a été obtenu en deux étapes. Une première étape a été franchie en 1975, avec la découverte du pulsar binaire PSR B1913+16. Russell A. Hulse et Joseph H. Taylor, en mesurant l’évolution de sa période orbitale, ont mis en évidence une courbe de décroissance de cette période correspondant précisément à ce que prévoit la relativité générale en considérant que ce système perd son énergie par émission gravitationnelle. Ce premier indice, indirect, en faveur de l'existence des ondes gravitationnelles valut aux deux chercheurs américains le prix Nobel de physique en 1993.

Les ondes elles-mêmes ont été observées pour la première fois le 14 septembre 2015 : deux détecteurs LIGO — situés dans l’État de Washington et en Louisiane — ont enregistré des signaux en coïncidence qui correspondent exactement à ceux émis lors de la coalescence de deux trous noirs d’environ 30 masses solaires chacun et situés à une distance comprise entre 0,750 et 1,9 milliard d'années-lumière. Les chercheurs des collaborations LIGO et VIRGO l’ont annoncé lors de conférences de presse simultanées à Washington, Paris et Cascina le 11 février 2016.

L'observation des ondes gravitationnelles signe aussi le succès des détecteurs interférométriques et leur capacité à détecter d'infimes variations de distance : lors du passage de l'onde gravitationnelle de GW150914, les miroirs des cavités des interféromètres de LIGO ont subi un déplacement maximal de +- 2.10^-18m, un millier de fois inférieur à la taille du proton.

Si l’on tient compte du fait que les ondes gravitationnelles ne sont pas arrêtées par la matière comme le sont les ondes électromagnétiques, les astrophysiciens disposent désormais avec elles d’un champ nouveau d’observation qui leur permettra de « voir » certains aspects de l’univers à grande échelle, et notamment de se rapprocher de ses débuts, jusqu’alors inaccessibles, allant du big bang à 380 000 ans.

En revanche, l'existence des ondes gravitationnelles laisse ouverte la question de l’existence du graviton, une particule élémentaire dont certaines théories spéculatives de gravité quantique impliquent l’existence en association avec la gravitation (à l’instar du photon associé à l’électromagnétisme) : cette particule reste hypothétique.

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