Onde gravitationnelle
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Différentes sources d'ondes gravitationnelles

Les sources impulsives

Ce sont des sources qui émettent un rayonnement sur une très courte durée. Ce sont souvent des évènements cataclysmiques (fin de vie d’une étoile supermassive par exemple) qui sont à l’origine d’une forte production d’OG. Mais, en plus de la brièveté de l’événement, la connaissance théorique sur ces évènements est encore faible ce qui rend la détection de ces signaux difficile à envisager.

Le fond stochastique

Ce fond stochastique (c'est-à-dire qui a une évolution temporelle imprédictible) peut avoir deux origines. La première serait vraisemblablement d’origine astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et...) due à la superposition (En mécanique quantique, le principe de superposition stipule qu'un même état quantique peut possèder plusieurs valeurs pour une certaine quantité observable...) d’un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de signaux provenant de différentes sources et il est alors impossible de détecter ces sources séparément. Il faut néanmoins le prendre en compte car il peut limiter la sensibilité des détecteurs (par exemple pour le futur détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été spécifiquement conçu.) LISA) en imposant un bruit de fond (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une sensation auditive.) à basse fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par...). La deuxième origine serait cosmologique : ce fond aurait été produit lors de l’évolution de l’univers primordial, peu de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) après le Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des...) avant le découplage des photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux...) avec la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état...). Les détecteurs actuels ne sont pas en mesure de déceler ce fond cosmologique, mais il serait intéressant par la suite de pouvoir étudier ce rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) qui nous donnerait alors des informations sur l’univers très peu de temps après le Big Bang (qui nous sont inaccessibles par d’autres expériences).

Les sources continues

Pour ces sources, on considère que le rayonnement émis est périodique. Ce sont des astres, comme des pulsars ou des étoiles à neutrons (seuls ou en système binaire), qui tournent sur eux-mêmes. Il y a émission d’un rayonnement gravitationnel, à une fréquence étant le double de la fréquence de rotation de l’étoile, si son axe de rotation n’est pas confondu avec son axe de symétrie. L’amplitude des ondes gravitationnelles émises est alors très faible mais grâce à leur périodicité, on peut intégrer le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la...) sur plusieurs mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) pour espérer les détecter. Leurs variations de fréquence sont négligeables lorsque les astres sont éloignés, mais il faut prendre en compte ces variations lorsqu’ils sont proches de la coalescence.

Coalescence de systèmes binaires

Simulation du signal d'une onde gravitationnelle (Dans le cadre de la relativité générale les ondes gravitationnelles sont définies comme les perturbations de la métrique qui du point de vue des équations d'Einstein sont...).

Les sources les plus intéressantes (car théoriquement détectables) sont les systèmes binaires proches de la coalescence. On ne peut ici plus négliger les variations de fréquence. Dans cette étape, les deux objets tournent l’un autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) de l’autre et se rapprochent (phase spiralante) jusqu’à se « mélanger » (phase de coalescence). Il y a émission d’ondes gravitationnelles qui entraine une perte d’énergie de rotation du système : les corps se rapprochent et leur vitesse (On distingue :) de rotation augmente. Le spectre du signal s'étend alors dans la bande de fréquence (Une bande de fréquence définit une plage de fréquences qui ont des propriétés similaires :) détectable par les détecteurs interférométriques (comme VIRGO ou LIGO). Le signal a alors typiquement une forme comme illustré ci-contre (on observe que juste avant la coalescence, l’amplitude et la fréquence du signal augmentent).

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