[News] Une nouvelle méthode 'gratuite' pour traquer les ondes gravitationnelles dans l'Univers 🔭
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Adrien
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[News] Une nouvelle méthode 'gratuite' pour traquer les ondes gravitationnelles dans l'Univers 🔭
Jeremy Darling, de l'Université du Colorado à Boulder, propose une approche originale pour mesurer le fond d'ondes gravitationnelles. Ces vibrations cosmiques, issues en particulier de collisions de trous noirs supermassifs, modifient subtilement la position apparente des quasars dans le ciel, ces entités les plus lumineuses de l'Univers
Les recherches de Darling, publiées dans The Astrophysical Journal Letters, pourraient éclairer les mystères de la gravité. En analysant les mouveme...
Re: [News] Une nouvelle méthode 'gratuite' pour traquer les ondes gravitationnelles dans l'Univers 🔭
Dommage que l'article ne précise pas comment l'astrométrie pourrait permettre de mesurer les ondes gravitationnelles.
De ce que j'en ai vu par le passé, l'idée est la suivante : Gaia a mesuré pendant 10 ans la position de plus d'un milliard d'objets dans le ciel, dont des centaines de milliers (ou millions, je ne sais plus trop) de quasars, avec une précision absolument redoutable, de l'ordre de l'épaisseur d'un cheveu à 1000 kilomètres de distance !
Quand 2 trous noirs fusionnent, ils émettent des ondes gravitationnelles qui font "vibrer" l'espace-temps, ce qu'on mesure dans les détecteurs d'ondes gravitationnelles (OG) mais qui déplacent aussi la position apparente des objets dans le ciel ! D'une manière microscopique, mais un peu quand même ... Et c'est là où la précision redoutable de Gaia intervient : si Gaia voit la position apparente des quasars modifiée, cela peut-être le signe du passage d'une OG.
Difficultés : le déplacement attendu est minuscule, les quasars eux-mêmes se déplacent un peu (en ligne droite ou pas selon qu'ils sont isolés ou pas), leur position apparente bouge un peu car la source de lumière n'est pas ponctuelle (et donc quand la zone où la lumière est principalement émise varie au cours du temps, la position apparente semble changer)
Quels OG "observer" ? Celles qui vibrent très lentement ! Gaia a mesuré de l'ordre de 500 à 1000 fois la position de chaque quasar pendant 10 ans, cela ne permet que de détecter des mouvements avec une période de l'ordre de grandeur d'environ 0,1 à 10 ans, ce qui correspond aux OG émis par des trous noirs supermassifs, de l'ordre de 1 milliards de masse solaire.
Comment les observer : en regardant les mouvements collectifs de l'ensemble des quasars, pour éliminer le "bruit" et améliorer statistiquement la précision des mesures (quand tu prends n mesures, la précision est améliorée d'un facteur "racine carrée de n". Si les mesures sont bien indépendantes ...).
Une approche comparable est en cours avec le signal des pulsars : ce sont des "horloges" extrêmement précises. En mesurant le timing précis de l'arrivée de leurs signaux sur Terre, on commence apparemment à constater un bruit statistique dans les mesures, bruit qui semble être le résultat du passage d'un grand nombres d'OG venant d'un peu partout dans l'Univers : des annonces fiables de détection (pour l'instant ce ne sont que de fortes suspicions) ne devraient pas tarder si l'on en croit Wikipedia : https://en.wikipedia.org/wiki/Pulsar_timing_array : -)
Pour les mesures de Gaia, l'idée est la même : détecter un "bruit statistique" reflétant le passage de multiples OG issues de la fusion d'un grand nombre de trous noirs supermassifs partout dans l'Univers. Et si tout se passe bien, on devrait pouvoir caractériser le "bruit statistique" et s'assurer que les 2 approches donnent les mêmes caractéristiques de bruit statistique (sinon il y a un problème...)
A suivre !
De ce que j'en ai vu par le passé, l'idée est la suivante : Gaia a mesuré pendant 10 ans la position de plus d'un milliard d'objets dans le ciel, dont des centaines de milliers (ou millions, je ne sais plus trop) de quasars, avec une précision absolument redoutable, de l'ordre de l'épaisseur d'un cheveu à 1000 kilomètres de distance !
Quand 2 trous noirs fusionnent, ils émettent des ondes gravitationnelles qui font "vibrer" l'espace-temps, ce qu'on mesure dans les détecteurs d'ondes gravitationnelles (OG) mais qui déplacent aussi la position apparente des objets dans le ciel ! D'une manière microscopique, mais un peu quand même ... Et c'est là où la précision redoutable de Gaia intervient : si Gaia voit la position apparente des quasars modifiée, cela peut-être le signe du passage d'une OG.
Difficultés : le déplacement attendu est minuscule, les quasars eux-mêmes se déplacent un peu (en ligne droite ou pas selon qu'ils sont isolés ou pas), leur position apparente bouge un peu car la source de lumière n'est pas ponctuelle (et donc quand la zone où la lumière est principalement émise varie au cours du temps, la position apparente semble changer)
Quels OG "observer" ? Celles qui vibrent très lentement ! Gaia a mesuré de l'ordre de 500 à 1000 fois la position de chaque quasar pendant 10 ans, cela ne permet que de détecter des mouvements avec une période de l'ordre de grandeur d'environ 0,1 à 10 ans, ce qui correspond aux OG émis par des trous noirs supermassifs, de l'ordre de 1 milliards de masse solaire.
Comment les observer : en regardant les mouvements collectifs de l'ensemble des quasars, pour éliminer le "bruit" et améliorer statistiquement la précision des mesures (quand tu prends n mesures, la précision est améliorée d'un facteur "racine carrée de n". Si les mesures sont bien indépendantes ...).
Une approche comparable est en cours avec le signal des pulsars : ce sont des "horloges" extrêmement précises. En mesurant le timing précis de l'arrivée de leurs signaux sur Terre, on commence apparemment à constater un bruit statistique dans les mesures, bruit qui semble être le résultat du passage d'un grand nombres d'OG venant d'un peu partout dans l'Univers : des annonces fiables de détection (pour l'instant ce ne sont que de fortes suspicions) ne devraient pas tarder si l'on en croit Wikipedia : https://en.wikipedia.org/wiki/Pulsar_timing_array : -)
Pour les mesures de Gaia, l'idée est la même : détecter un "bruit statistique" reflétant le passage de multiples OG issues de la fusion d'un grand nombre de trous noirs supermassifs partout dans l'Univers. Et si tout se passe bien, on devrait pouvoir caractériser le "bruit statistique" et s'assurer que les 2 approches donnent les mêmes caractéristiques de bruit statistique (sinon il y a un problème...)
A suivre !
Re: [News] Une nouvelle méthode 'gratuite' pour traquer les ondes gravitationnelles dans l'Univers 🔭
J'ai trouvé la source : https://arxiv.org/abs/2412.08605
Après une lecture rapide, je confirme ce que j'écrivais ci-dessus : de l'ordre de 1 million de quasar observés, un échantillon utilisé restreint à environ 100K quasars pour lesquels les données sont de meilleure qualité. Et à date (avec 3 années pleines d'observation par Gaia), pas de détection mais une sensibilité qui n'est pas loin de ce qui semble détecté par la méthode des Pulsars Timing Array évoquée ci-dessus. Et avec l'analyse des 10 ans d'observation de Gaia disponibles (d'ici début 2030 avec la Data Release 5), la détection sera probablement possible (et complètera l'approche avec les Pulsars).
La science en marche, à suivre !
Après une lecture rapide, je confirme ce que j'écrivais ci-dessus : de l'ordre de 1 million de quasar observés, un échantillon utilisé restreint à environ 100K quasars pour lesquels les données sont de meilleure qualité. Et à date (avec 3 années pleines d'observation par Gaia), pas de détection mais une sensibilité qui n'est pas loin de ce qui semble détecté par la méthode des Pulsars Timing Array évoquée ci-dessus. Et avec l'analyse des 10 ans d'observation de Gaia disponibles (d'ici début 2030 avec la Data Release 5), la détection sera probablement possible (et complètera l'approche avec les Pulsars).
La science en marche, à suivre !