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Ondes gravitationnelles

Ondes gravitationnelles

Certaines équations formulées par Einstein en 1915 prédisaient l'existence d'un phénomène appelé ondes gravitationnelles. Fin 2015, ces ondes ont été détectées directement.

Nous savons tous ce que sont les vagues. Par exemple, ceux qui se forment dans un étang avec de l'eau calme quand une pierre est lancée.

Dans la Théorie de la relativité, Einstein démontre que l'espace et le temps ne sont pas indépendants l'un de l'autre, mais constituent une entité unique appelée espace-temps. Si nous imaginons que ces deux variables forment ensemble une membrane élastique plate bidimensionnelle, nous pouvons deviner qu'en présence d'une masse, l'espace-temps se "déformera", comme le ferait une membrane normale sous le poids d'une boule de billard.

Tout autre objet avec une masse remarque cette déformation et est obligé de suivre des chemins différents de ceux qu'il suivrait si la membrane n'était pas déformée. L'effet ou la conséquence de cette géométrie courbe de l'espace-temps est la gravité, et c'est ainsi que la relativité parvient à expliquer le fameux gravitation universelle découvert par Newton.

Comment se produisent les ondes gravitationnelles?

Des corps massifs accélérés produisent les fluctuations dans le tissu espace-temps qui se propage comme une onde à travers l'Univers. Ce sont les ondes gravitationnelles prévues par Einstein et maintenant découvertes.

Seuls des événements exceptionnels dans des objets cosmiques avec d'énormes masses, comme des étoiles à neutrons, des sursauts gamma ou des trous noirs, peuvent produire des ondes avec suffisamment d'énergie pour être détectées; des événements aussi puissants que, par exemple, l'explosion d'une supernova géante ou la fusion de deux trous noirs.

Les ondes gravitationnelles raccourcissent l'espace-temps dans une direction, l'allongent dans l'autre et se propagent à la vitesse de la lumière. Rien ne les arrête ni ne les reflète; Par conséquent, contrairement à la lumière et aux autres ondes électromagnétiques, peu importe le nombre d'objets qu'ils trouvent sur leur chemin jusqu'à ce qu'ils atteignent la Terre.

Pourquoi sont-ils importants? Certains événements dans l'Univers sont très difficiles à détecter directement. Par exemple, observez les trous noirs, qui n'émettent pas de lumière. Cependant, ils peuvent parfois émettre des ondes gravitationnelles, comme lorsque deux d'entre eux entrent en collision et fusionnent. C'est ce qui s'est produit lors de la première détection d'ondes gravitationnelles. Ils peuvent même nous expliquer ce qui s'est passé dans la première seconde de l'Univers, juste après la Big bang. On espère que cette découverte aidera à comprendre certaines des grandes inconnues que la physique et l'astronomie ont encore à l'esprit.

Comment sont-ils détectés?

L'Observatoire avancé d'interférométrie laser à ondes gravitationnelles, connu sous le nom de LIGO, se composait de deux détecteurs séparés par 3 000 kilomètres en 2015, dans les États de Washington et de Louisiane. Chaque détecteur était composé de deux faisceaux de lumière laser de quatre kilomètres de long, disposés à angle droit. Lorsqu'une onde gravitationnelle se produit, l'un de ces faisceaux de lumière s'allonge, tandis que l'autre se raccourcit. LIGO peut détecter des différences d'un dix millième du diamètre d'un noyau atomique.

Le premier signal a été capturé le 14 septembre sur les deux détecteurs en même temps. Il est issu d'une fusion à 1,3 milliard d'années-lumière et consistait en la collision de deux trous noirs dont la masse était de 29 et 36 fois celle du Soleil. Les deux trous ont fusionné en un seul, libérant une énergie équivalente à trois masses solaires , qui a été rejeté sous forme d'ondes gravitationnelles. Lorsque ces ondes nous ont atteint, 1,3 milliard d'années plus tard, elles ont produit une très légère perturbation de l'espace-temps, imperceptible pour tous, mais suffisante pour la très haute sensibilité du LIGO.

Les scientifiques Rainer Weiss, Barry Barish et Kip Thorne ont remporté le prix Nobel de physique 2017 pour leurs travaux sur LIGO, le détecteur d'ondes gravitationnelles. Le jury les a reconnus pour une découverte qui a secoué le monde. Les trois physiciens américains ont également reçu le prix Princesse des Asturies pour leur travail décisif dans la capture de ce phénomène avec l'Observatoire d'interférométrie laser à ondes gravitationnelles.

Le Groupe UIB de Relativité et Gravitation est un pionnier en Espagne dans l'étude des ondes gravitationnelles. Sur votre page La symphonie de l'univers Ils offrent des informations et des ressources à ce sujet.

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Vidéo: Ondes gravitationnelles : le signal des origines. ARTE (Octobre 2020).