[News] L'Univers a tremblé

[Adrien]

Toute la communauté des physiciens est en émoi depuis jeudi dernier, alors que des chercheurs de l'observatoire américain LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) ont annoncé avoir enregistré, pour la première fois, le passage d'ondes gravitationnelles (voir notre news). Cette première constitue un tournant majeur en astrophysique et ouvre la porte à une nouvelle façon d'étudier l'Univers qui bouleversera sans doute la compréhension que nous en avons. Julie Hlav...

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[Victor]

C'est curieux, on parle des ondes gravitationnelles dans plusieurs posts,
ça sent la chasse à la publication susceptible d'avoir un prix
quelques chose du genre Nobel, c'est fou de voir la cascade de publications

[POB]

Je ne croyais pas au boson de Higgs, non quant à son existence - aussi éphémère qu'elle puisse être - mais à la possibilité de l'observer.
Et on l'a observé, le LHC a été conçu pour ça.
Je ne croyais pas de même aux ondes gravitationnelles quant à la possibilité de les observer un jour, bien que convaincue qu'elles existaient parce que sinon la Relativité Générale aurait tourné à la carabistouille.
On les a donc observées, LIGO et VIRGO ont été conçus pour ça.
Dans ma jeunesse, je ne croyais pas aux neutrinos... et on a réussi à en observer.

Jadis, les astronomes qui ne croyaient pas aux idées de Copernic firent eux aussi leurs mises à jour et la découverte par Galilée des satellites "galiléens" de Jupiter fut une révolution... copernicienne, démontrant avec éclat que Copernic avait raison et qu'Aristote n'était qu'un vieux con déjà le plus archaïque à son époque.
Je ne pense pas qu'un jour on considérera tonton Einstein comme un vieux con rétrograde.

Maintenant les théoriciens doivent se dépouiller pour intégrer tout ça et... je ne crois pas aux super-cordes, non que cette théorie soit fausse - elle me dépasse - mais parce qu'on n'a pas encore les moyens de la valider par l'expérience.
Quant aux trous de vers de Hawking, là c'est de la spéculation intellectuelle pure et il me semble vraiment très peu probable qu'ils puissent être observés, mais sait-on jamais ?

Bonaparte : "et Dieu dans tout ça ?"
Laplace : "Sire, je n'ai pas eu besoin de cette hypothèse".

[cisou9]

___________

d'une infinie précision pour arriver à un tel résultat.

Je ne suis pas d'accord, je préfère le mot sensibilité.

la sensibilité c'est la mesure de la plus petite variation.

La précision est le plus petit pourcentage d’erreur pour une mesure donnée. _____

[Bernard Goossens]

Je pense que la description "que de la masse de trou noir" fut transformée en onde de déformation de l'espace-temps (la dénomination "onde gravitationelle" est elle aussi mal choisie) prête à confusion, puisque rien ne pourrait savoir s'échapper de l'horison du trou noir). Il en est plus de transformation d'énergie potentielle et cinétique de l'interaction de la paire de trous noirs: la somme des masses des pièces est moindre que la masse après la fusion.

[kace]

Je pense que la description "que de la masse de trou noir" fut transformée en onde de déformation de l'espace-temps (la dénomination "onde gravitationelle" est elle aussi mal choisie) prête à confusion, puisque rien ne pourrait savoir s'échapper de l'horison du trou noir). Il en est plus de transformation d'énergie potentielle et cinétique de l'interaction de la paire de trous noirs: la somme des masses des pièces est moindre que la masse après la fusion.

C'est une remarque intéressante, situation pas claire pour moi ... On est manifestement bien passés de 36+29 MS (Masses Solaires) à 62 MS : il manque donc 3 MS, parties en énergie via ondes gravitationnelles. D'où viennent ces 3 MS : des trous noirs ou de leur énergie cinétique ? Pas sûr que la question est vraiment un sens posée comme ça, je suis pas assez calé en RG pour me prononcer !
Ce que je ne comprends pas / plus, c'est qu'avant de fusionner, ils devaient faire en tout 65 MS mais avaient une énergie cinétique importante (~8 MS si mon calcul est bon ...), donc le tout aurait dû "peser" 65 + 8 = 73 MS dans la vision relativiste, mais c'est pas cohérent. Bref, où était l'énergie (et la masse, mais E=mc^2 donc c'est pareil) avant et après la fusion ? Je n'y vois plus clair, faut que je me pose pour y réfléchir et essayer de trouver la solution !

[kace]

Je pense que la description "que de la masse de trou noir" fut transformée en onde de déformation de l'espace-temps (la dénomination "onde gravitationelle" est elle aussi mal choisie) prête à confusion, puisque rien ne pourrait savoir s'échapper de l'horison du trou noir). Il en est plus de transformation d'énergie potentielle et cinétique de l'interaction de la paire de trous noirs: la somme des masses des pièces est moindre que la masse après la fusion.

C'est une remarque intéressante, situation pas claire pour moi ... On est manifestement bien passés de 36+29 MS (Masses Solaires) à 62 MS : il manque donc 3 MS, parties en énergie via ondes gravitationnelles. D'où viennent ces 3 MS : des trous noirs ou de leur énergie cinétique ? Pas sûr que la question est vraiment un sens posée comme ça, je suis pas assez calé en RG pour me prononcer !
Ce que je ne comprends pas / plus, c'est qu'avant de fusionner, ils devaient faire en tout 65 MS mais avaient une énergie cinétique importante (~8 MS si mon calcul est bon ...), donc le tout aurait dû "peser" 65 + 8 = 73 MS dans la vision relativiste, mais c'est pas cohérent. Bref, où était l'énergie (et la masse, mais E=mc^2 donc c'est pareil) avant et après la fusion ? Je n'y vois plus clair, faut que je me pose pour y réfléchir et essayer de trouver la solution !

Bon je crois que j'y vois plus clair :
- Quand les 2 trous noirs sont loins l'un de l'autre, ils ont chacun leur masse M1 et M2 (36 et 29 MS dans le cas présent) et une énergie potentielle nulle
- Quand ils s'approchent l'un de l'autre sur une orbite que l'on va considérer comme quasi-circulaire de rayon r, pour faire simple, l'énergie potentielle est en - G.M1.M2/r. L'énergie totale est (M1+M2).c^2 - GM1M2/r (le 1er terme vient de E = M.c^2 ; -). C'est l'approximation Newtonienne, valable quand ils sont loins mais de moins en moins quand ils s'approchent, mais on va faire simple en restant newtonien
- Et cette énergie totale diminue quand ils se rapprochent, justement en lien avec les Ondes Gravitationnelles qui dissipent cette énergie potentielle et fait que les trous noirs se rapprochent en orbite quasi-circulaire, d'abord très lentement puis en accélérant
- Quand ils fusionnent, les Ondes Gravitationnelles ont emporté bcp d'énergie et il reste une énergie totale plus faible qu'au départ, ce qui fait que le trou noir final est plus léger que la somme des 2 trous noirs initiaux

Petit exemple de calcul "newtonien" très approché, dans le cas où il y a 1 gros trou noir et un petit bcp plus léger. Ep = -GMm/r = 0 au début et Etotale = (M+m).c^2 - Ep mais Ep vaut 0 quand ils sont loins l'un de l'autre.
Quand le petit trou noir est absorbé par le gros, une fois arrivé au rayon de Schwarschild du gros, Etotale = (M+m).c^2 -GMm/rS avec rS = 2GM/c^2, donc Etotale = (M+m-m/2).c^2 = (M+m/2).c^2 : la moitié de la masse du petit trou noir a été dissipée en énergie gravitationnelle !!!
En pratique, de mémoire, un calcul relativiste simplifié indique qu'au moins 9% de la masse est dissipée pour une particule qui plonge dans un trou noir.
Et dans le cas présent, ce ne sont pas un gros et un petit trou noir de masse très inférieure, mais 2 trous noirs de masse comparable, et ~5% de la masse est dissipée en énergie gravitationnelle : ça semble cohérent avec cette explication ; -). Et c'est donc l'énergie potentielle gravitationnelle qui est dissipée en ondes gravitationnelles

Rappel : ce n'est que mon humble compréhension de la situation ...