[News] Ondes gravitationnelles en vue ?

La physique de l'Univers...

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Redbran
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[News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par Redbran » 12/11/2015 - 12:00:10

La théorie de la relativité générale prédit l’existence de déformations du tissu de l’espace-temps qui se propagent dans l’Univers : des ondes gravitationnelles que les scientifiques espèrent bientôt pouvoir observer.

Image
Illustration: C. HENZE/NASA/GODDARD SPACE FLIGHT CENTER
« La chasse aux ondes gravitationnelles est ouverte », lance Catherine Nary Man, de l’Observatoire de la Côte d’Azur. En septembre dernier, le projet Advanced Ligo, implanté aux États-Unis, a effectué ses premières mesures. Son homologue européen, Advanced Virgo, le rejoindra dans cette tâche au printemps prochain. Objectif : effectuer la première détection directe d’ondes gravitationnelles, des déformations de la structure de l’espace-temps dues à des corps massifs et qui se propagent dans l’Univers à la manière des ondes à la surface d’un étang.

Des ondes prédites par Einstein

Ce phénomène a été prédit par Albert Einstein peu après qu’il a formulé la théorie de la relativité générale. Celle-ci stipule que les objets courbent l’espace-temps selon leur masse. Un corps massif en rotation entraîne une propagation de cette courbure tout comme le jet d’un caillou dans un étang provoque la formation d’une onde qui s’étend peu à peu. « Dans un étang, l’amplitude et la fréquence de l’onde créée dépend de la taille du caillou, explique Pierre Binétruy, du laboratoire Astroparticule et cosmologie1, à Paris. De même, les caractéristiques des ondes gravitationnelles dépendent en partie de la masse des objets qui les provoquent. » Théoriquement, nous-même, lorsque nous nous mettons en mouvement, devrions générer des ondes gravitationnelles, mais d’une amplitude si ridicule qu’il est illusoire de la mesurer.

"Les caractéristiques des ondes gravitationnelles dépendent en partie de la masse des objets qui les provoquent"

Une détection indirecte dès 1970

« La détection des ondes gravitationnelles est un défi difficile pour les scientifiques », précise Benoît Mours, du Laboratoire d’Annecy-le-Vieux de physique des particules2. La fausse alerte de l’expérience BICEP 2 est là pour le rappeler. En 2014, les scientifiques de cette expérience basée au pôle Sud annoncent l’observation des ondes gravitationnelles primordiales. Cependant, ces mesures effectuées à partir du rayonnement fossile étaient en fait largement brouillées par le bruit causé par les poussières galactiques.

Image
Vue aérienne de l'une des branches de l'interféromètre de l'expérience VIRGO. Illustration: EGO-VIRGO/IN2P3/CNRS PHOTOTHEQUE
Néanmoins, les chercheurs restent quasi-certains de l’existence des ondes gravitationnelles. En effet, dans les années 1970, Russell Hulse et Joseph Taylor ont étudié un système binaire d’étoiles à neutrons dont l’une d’entre elle est un pulsar, c’est-à-dire qu’elle émet à intervalle régulier un faisceau d’ondes radio. Ils constatent que la fréquence de rotation de ce système double augmente, signe d’une perte d’énergie. « Leurs observations coïncident parfaitement avec les calculs théoriques réalisés à partir de l’hypothèse d’une perte d’énergie par rayonnement gravitationnel, commente Pierre Binétruy. Suffisamment pour que cela constitue une preuve. » Cette découverte a valu le prix Nobel de physique à Hulse et à Taylor en 1993.

Des instruments surpuissants

C’est à cette époque que la conception des détecteurs Virgo et Ligo a démarré pour observer plus directement les déformations de l’espace-temps causé par les ondes gravitationnelles. À l’échelle d’un mètre, cette déformation se traduit par une variation de distance d’un millième de milliardième de milliardième de mètre ! Virgo et Ligo sont de gigantesques interféromètres conçus pour mesurer ces écarts minuscules.

Le principe consiste à séparer un faisceau laser en deux parties dans deux directions perpendiculaires, les « bras » de l’interféromètre. Chaque moitié de faisceau parcourt un trajet de 3 kilomètres (ou 4 dans le cas de Ligo) avant d’être réfléchie par un miroir. Au retour, les faisceaux sont recombinés et forment une figure d’interférences dont le motif dépend de la longueur relative des bras. Ainsi, une onde gravitationnelle qui perturberait cette distance pourrait être détectée. « La difficulté est que le signal est tellement faible que tout peut le polluer », affirme Catherine Nary Nan. En particulier le bruit sismique, dû aux vibrations déclenchées par les tremblements de Terre mais aussi les phénomènes météo et les activités humaines.

"La difficulté est que le signal est tellement faible que tout peut le polluer"

Une fenêtre inédite sur l’Univers

Les deux motivations principales de cette traque aux ondes gravitationnelles résident d’abord dans la possibilité de tester la théorie de la relativité générale en « champ fort », c’est-à-dire avec des objets de masse extrême, ce qui est difficile à réaliser actuellement. Ensuite, il s’agit d’ouvrir une nouvelle fenêtre à l’observation du ciel, celle de l’astronomie gravitationnelle.

Image
Vue d'artiste de eLISA qui sera le premier observatoire spatial d'ondes gravitationnelles, capable d'observer les ondes émises par les trous noirs supermassifs. Illustration: ESA
Cependant, toutes les ondes gravitationnelles, par exemple celles en provenance des systèmes de trous noirs supermassifs, ne seront pas observables par Virgo et Ligo. Leur signal, de fréquence inférieure au Hertz, sera noyé dans le bruit sismique. Pour pallier cet obstacle, un projet spatial est étudié : eLISA. Trois satellites formeront un interféromètre, identique sur le principe aux instruments terrestres, mais les « bras » pourront alors atteindre des millions de kilomètres afin d’améliorer la sensibilité de la détection. « Le plus dur est de s’assurer que les variations de distance que l’on mesurera seront dues à la gravitation et à aucune autre force, électrostatique par exemple », détaille Pierre Binétruy.

La solution trouvée par les scientifiques sera testée dès novembre prochain avec le satellite Lisa Pathfinder. Si le succès est au rendez-vous, la voie sera ouverte pour eLISA, qui ne sera pas lancée avant 2030. En patientant, les chercheurs sont optimistes et pensent que Virgo et Ligo détecteront leurs premières ondes gravitationnelles dans les années qui viennent.

Source: CNRS

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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par cisou9 » 12/11/2015 - 17:36:29

_________________ :_salut:
C’est à cette époque que la conception des détecteurs Virgo et Ligo a démarré
Il serait intéressant de savoir le principe de fonctionnement des détecteurs, cet article est de la vulgarisation bas niveau_!!!____ :jap:
Un homme est heureux tant qu'il décide de l'être et nul ne peux l'en empêcher.
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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par kace » 12/11/2015 - 18:08:01

cisou9 a écrit :_________________ :_salut:
C’est à cette époque que la conception des détecteurs Virgo et Ligo a démarré
Il serait intéressant de savoir le principe de fonctionnement des détecteurs, cet article est de la vulgarisation bas niveau_!!!____ :jap:
Hello cisou9
Tu es un peu dur, c'est expliqué dans l'article : "Le principe consiste à séparer un faisceau laser en deux parties dans deux directions perpendiculaires, les « bras » de l’interféromètre. Chaque moitié de faisceau parcourt un trajet de 3 kilomètres (ou 4 dans le cas de Ligo) avant d’être réfléchie par un miroir. Au retour, les faisceaux sont recombinés et forment une figure d’interférences dont le motif dépend de la longueur relative des bras. Ainsi, une onde gravitationnelle qui perturberait cette distance pourrait être détectée."
En gros, une onde gravitationnelle modifie les distances entre les objets le temps de son passage : dans les 2 bras de l'interféromètre les ondes ne passent pas au même moment et ont une polarisation différente, donc les longueurs de ces 2 bras varient différemment lors du passage de l'onde. A la sortie, la figure d'interférence qui dépend des longueurs des 2 bras est donc modifiée par le passage de l'onde, ce qui permet d'identifier ce passage : -).
Plus clair ?

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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par Victor » 12/11/2015 - 18:24:48

De la mécanique classique en concurrence avec de l'optique d'interférométrie, je sais pas trop mais pour la partie mécanique je n'ai pas trop confiance une secousse sismique qui intervient ça doit faire du bruit dans les mesures de longueurs et ça peut donner des résultats non attendus
En ce qui concerne la recherche en sciences, Je dirais : Cherche encore !

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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par bongo1981 » 13/11/2015 - 9:36:22

kace a écrit :"Le principe consiste à séparer un faisceau laser en deux parties dans deux directions perpendiculaires, les « bras » de l’interféromètre. Chaque moitié de faisceau parcourt un trajet de 3 kilomètres (ou 4 dans le cas de Ligo) avant d’être réfléchie par un miroir. Au retour, les faisceaux sont recombinés et forment une figure d’interférences dont le motif dépend de la longueur relative des bras. Ainsi, une onde gravitationnelle qui perturberait cette distance pourrait être détectée."
En fait ce qui n'est pas dit dans l'article est que le faisceau est réfléchi de multiples fois avant d'être recombiné, (multiple c'est quelques centaines, voire des milliers) ce qui fait un interféromètre virtuel avec des bras de plusieurs milliers de kilomètres de long.

Mais oui oui, le principe c'est la même chose que l'expérience de Michelson-Morley. Le plus drôle est que cette expérience a donné naissance à la relativité restreinte, et la même expérience en plus grand permettra peut-être d'observer la dernière prédiction de la RG.

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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par cisou9 » 13/11/2015 - 10:41:03

______________ :_salut:
kace a écrit :Hello cisou9
Tu es un peu dur, c'est expliqué dans l'article : "Le principe consiste à séparer un faisceau laser en deux parties dans deux directions perpendiculaires, les « bras » de l’interféromètre. Chaque moitié de faisceau parcourt un trajet de 3 kilomètres (ou 4 dans le cas de Ligo) avant d’être réfléchie par un miroir. Au retour, les faisceaux sont recombinés et forment une figure d’interférences dont le motif dépend de la longueur relative des bras. Ainsi, une onde gravitationnelle qui perturberait cette distance pourrait être détectée."
En gros, une onde gravitationnelle modifie les distances entre les objets le temps de son passage : dans les 2 bras de l'interféromètre les ondes ne passent pas au même moment et ont une polarisation différente, donc les longueurs de ces 2 bras varient différemment lors du passage de l'onde. A la sortie, la figure d'interférence qui dépend des longueurs des 2 bras est donc modifiée par le passage de l'onde, ce qui permet d'identifier ce passage : -).
Plus clair ?
Merci kace j'avais lu un peu trop vite !!! ;)
bongo1981 a écrit :
kace a écrit :"Le principe consiste à séparer un faisceau laser en deux parties dans deux directions perpendiculaires, les « bras » de l’interféromètre. Chaque moitié de faisceau parcourt un trajet de 3 kilomètres (ou 4 dans le cas de Ligo) avant d’être réfléchie par un miroir. Au retour, les faisceaux sont recombinés et forment une figure d’interférences dont le motif dépend de la longueur relative des bras. Ainsi, une onde gravitationnelle qui perturberait cette distance pourrait être détectée."
En fait ce qui n'est pas dit dans l'article est que le faisceau est réfléchi de multiples fois avant d'être recombiné, (multiple c'est quelques centaines, voire des milliers) ce qui fait un interféromètre virtuel avec des bras de plusieurs milliers de kilomètres de long.

Mais oui oui, le principe c'est la même chose que l'expérience de Michelson-Morley. Le plus drôle est que cette expérience a donné naissance à la relativité restreinte, et la même expérience en plus grand permettra peut-être d'observer la dernière prédiction de la RG.
Merci Bongo de cette précision. :bieres:
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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par POB » 13/11/2015 - 13:20:28

Ouaip, l'article dit bien ce que nous pensons tous : le plus dur sera de s'affranchir du bruit de fond et des petites pollutions infinitésimales qui, à l'échelle des mesures qu'on effectue, sont quasiment plus importantes que ce qu'on mesure.
Il faudra donc encore et encore affiner les appareils et les techniques pour mesurer des données a priori non mesurables.
-----
Je vois déjà les astrologues qui se frottent les mains : cela leur permettra de raconter leurs salades en invoquant des ondes gravitationnelles, et les gogos les tiendront pour savants !
-----
On n'arrête pas le progrès, gngngngn...
:bieres:
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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par bongo1981 » 13/11/2015 - 16:42:06

C'est pourquoi il y a plusieurs laboratoires qui travaillent sur la détection des ondes gravitationnelles. Il y a énormément de bruit de fond, de fait, pour pouvoir annoncer un résultat, il faut absolument que cela soit corroboré par un autre détecteur ailleurs dans le monde.

Par exemple si à la même milliseconde, Virgo détecte quelque chose ainsi que Ligo, et bien... il faudrait vraiment une très grosse coïncidence pour que 2 camions passent en même temps, et y laissent la signature d'une onde gravitationnelle.
Si en plus on a un troisième détecteur confirme la détection... la probabilité que ce soit un bruit produit au hasard serait... encore plus faible.

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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par kace » 13/11/2015 - 17:00:35

bongo1981 a écrit :C'est pourquoi il y a plusieurs laboratoires qui travaillent sur la détection des ondes gravitationnelles. Il y a énormément de bruit de fond, de fait, pour pouvoir annoncer un résultat, il faut absolument que cela soit corroboré par un autre détecteur ailleurs dans le monde.

Par exemple si à la même milliseconde, Virgo détecte quelque chose ainsi que Ligo, et bien... il faudrait vraiment une très grosse coïncidence pour que 2 camions passent en même temps, et y laissent la signature d'une onde gravitationnelle.
Si en plus on a un troisième détecteur confirme la détection... la probabilité que ce soit un bruit produit au hasard serait... encore plus faible.
C'est bien l'idée : de multiples perturbations existent, mais elles ont des caractéristiques différentes de ce que l'on cherche, donc on peut trier les signaux pour détecter ceux qu'on cherche, jusqu'à un certain point.
En pratique, les ondes gravitationnelles dépendent des objets et vont du signal sinusoidal permanent (ex : 2 étoiles à neutrons qui tournent l'une autour de l'autre) au signaux transitoires (ex : fusion d'une étoile à neutron et d'un trou noir, ou de 2 trous noirs). Suivant les protagonistes (étoile à neutron, trou noir "stellaire", trou noir supermassif) et leur interaction, le signal doit avoir des caractéristiques bien particulières, et qui sont bien sûr très différentes du bruit sismique / d'un camion / de qqn qui marche / etc ...
Avec les détecteurs terrestres, certains signaux devraient être détectables, d'autres seront noyés dans le bruit de fond : ça dépend de l'amplitude du signal mais aussi bcp de sa fréquence. Avec les détecteurs spaciaux, on n'aura bien évidemment plus ces perturbations terrestres, seulement du bruit cosmique (ex : micro-météorites, vent solaire, ...) et des fréquences non observables sur Terre le seront depuis l'espace ; -)

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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par Victor » 13/11/2015 - 18:04:50

Je croyais qu'il y avait ce genre de projet dans l'espace,
cela toujours pour ces même ondes gravitationnelle une triangulation dans l'espace
ça doit être surement plus cher et plus difficile à mesurer dans des distances précises
mais ça doit éviter les histoire de secousses sismiques
En ce qui concerne la recherche en sciences, Je dirais : Cherche encore !

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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par iconoclaste » 13/11/2015 - 21:45:28

Beaucoup (trop) d'argent dépensé pour un concept qui se suffit en lui-même.La Relativité Générale confirmée par les explications avérées notamment sur le phénomène de précession du plan de l'écliptique des planètes ne laisse pas de place au doute sur le concept de l'onde gravitationnelle ! La véritable interrogation réside dans l'étrange ressemblance de sa vitesse supposée avec la vitesse de propag des ondes EM ;alors que rien de commun ne semble les relier!
Être capable de sortir de l'enfermement que constitue pour nous le mirage magnifique de notre univers reste le seul vrai défi.Ce sera la voie de du SAVOIR ;mais est-ce que la connaissance ultime est un but enviable ?

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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par Pendesinialessandro » 13/11/2015 - 22:36:48

Les modèles de la physique et leurs éléments non observés sont des inventions humaines, ils représentent le meilleur de ce que nous pouvons faire pour décrire, ou interpréter la réalité. Quand un modèle parvient à décrire un large éventail d’observations, on peut penser avec une certaine confiance que ses éléments ont quelque chose à voir avec une réalité quelconque, mais pas en conclure qu’ils constituent la réalité elle-même. :non:
Le cerveau impose au monde ses règles d’analyse. La perception est fondamentalement projective. Notre relation à l’objet est de l’ordre de la « vitesse intentionnelle ». Le cerveau, explique Berthoz, fait des hypothèses sur le monde ; il projette sur lui ses préperceptions. Il n’attend pas d’interpréter les données du monde, mais impose des règles d’interprétation. Le monde perçu n’est pas conforme au monde vécu. :pfff:

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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par POB » 14/11/2015 - 11:24:14

La Relativité Générale confirmée par les explications avérées notamment sur le phénomène de précession du plan de l'écliptique des planètes ne laisse pas de place au doute sur le concept de l'onde gravitationnelle !
Certes, certes... mais entre la validité "avérée" d'un concept théorique et sa validation expérimentale, il y a tout le chemin entre la physique théorique et la physique expérimentale.
L'histoire du boson de Higgs en est une illustration.
C'est beau une théorie, mais l'histoire des sciences nous a appris qu'aussi belle qu'elle soit une théorie peut toujours être invalidée par une expérience. Il faut donc chercher, encore et encore, et imaginer des expériences de plus en plus sophistiquées.
C'est comme ça qu'on progresse.
:bieres:
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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par Pendesinialessandro » 14/11/2015 - 16:39:34

L’objectif de la science est de posséder une description de la nature qui soit exempte de jugements de valeur, véridique et libérée des illusions, autrement dit, de la connaissance de la nature véritable des choses. Cet objectif est ambitieux, mais il n’est pas inaccessible, du moins pour certaines sections de la réalité et si l’on accepte un certain degré d’approximations. En fait, dans des nombreux domaines de la physique, de la chimie et de la biologie, il n’existe qu’une seule théorie rationnelle « non folle » capable d’expliquer les faits connus, qui s’est imposée après que de nombreuses autres théories ont été testées et ont échoué parce que leurs prédictions contredisaient l’expérience.
N.B. : Que telle doctrine scientifique confirmée se soit révélée partiellement inadaptée ou incomplète, oui ! –comme est toujours inachevée et imparfaite toute théorie- mais qu’elle se soit montrée fausse -à que je sache- jamais. :vieu:

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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par kace » 16/11/2015 - 9:50:57

iconoclaste a écrit :Beaucoup (trop) d'argent dépensé pour un concept qui se suffit en lui-même.La Relativité Générale confirmée par les explications avérées notamment sur le phénomène de précession du plan de l'écliptique des planètes ne laisse pas de place au doute sur le concept de l'onde gravitationnelle ! La véritable interrogation réside dans l'étrange ressemblance de sa vitesse supposée avec la vitesse de propag des ondes EM ;alors que rien de commun ne semble les relier!
Être capable de sortir de l'enfermement que constitue pour nous le mirage magnifique de notre univers reste le seul vrai défi.Ce sera la voie de du SAVOIR ;mais est-ce que la connaissance ultime est un but enviable ?
Euh ..., que dire ? Au moins 2 choses :
- "la Relativité Générale ne laisse pas de place au doute" : oui c'est vrai en un sens, on sait qu'elle marche et que la réalité suit la Relativité Générale sur un large panel de situations ! Pour autant, on sait qu'elle est incompatible avec la mécanique quantique, et que la RG a donc des limites de validité ! Il est donc indispensable de vérifier son fonctionnement dans différentes circonstances, et vérifier l'existence des ondes gravitationnelles fait parti des choses à vérifier : on est convaincu qu'elles existent, mais ont-elles bien les caractéristiques attendues ? Que ce soit le cas ou non, leur étude ouvrira une nouvelle fenêtre sur l'Univers, donc il est utile de les étudier !
- "ressemblance des vitesses supposées des ondes gravitationnelles et de la lumière" : elle n'est pas supposée, elle s'impose si l'on en croit la RG ; -).
Bon, et sur "la voie du Savoir", je ne saisis pas vraiment où tu veux en venir / le message que tu veux faire passer ...

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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par bongo1981 » 16/11/2015 - 12:57:04

D'un autre côté, le but de la science, c'est bien de challenger les théories actuelles afin de se rapprocher le plus possible d'une description aussi conforme que possible de la réalité. Cela permet plusieurs choses :
- de mieux comprendre les lois fondamentales, et ainsi pouvoir appliquer la physique dans certaines choses de la vie courante, un exemple est la dilatation du temps, il fallait bien la tester pour ensuite l'appliquer au GPS
- de challenger les technique actuelles, ou bien d'en développer de nouvelles pour justement aller tester ces théories dans ses moindres recoins, et ces nouvelles techniques peuvent donner des applications dans la vie courante (web, cryogénie, IRM, ...)

Un autre point est que ces milliards dépensés sont rien comparés à d'autres... ce sont plusieurs milliards répartis entre plusieurs pays pour des dizaines d'années... finalement ce n'est pas grand chose pour ce que ça rapporte après...

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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par Victor » 17/01/2016 - 7:46:45

Étudier les ondes gravitationnelle c'est y pas refaire un concept omis de la relativité comme l'éther, je sais que je suis iconoclaste, mais l'idée d'un support pour des ondes gravitationnelles ça me rappelle ce concept d'éther
En ce qui concerne la recherche en sciences, Je dirais : Cherche encore !

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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par passant » 12/02/2016 - 10:33:55

Selon le Courrier International les ondes gravitationnelles sont réellement détectées. La publication ajoute:" Ligo a entendu les vibrations de l'espace-temps produites par la collision de deux trous noirs." A suivre donc.
bonjour

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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par cisou9 » 16/02/2016 - 10:59:35

C'est l'article qui suit !!! ______ :lol: _____
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Re: [News] Ondes gravitationnelles en vue ?

Message par passant » 16/02/2016 - 12:30:46

cisou9 a écrit :
C'est l'article qui suit !!! ______ :lol: _____
Merci Cisou de l'info. En fait je voulais répondre à l'article mais une histoire de 80 caractères bloc la conversation. Sic...
bonjour

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