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Depuis les années 1960, l'existence des ondes gravitationnelles prédite par Albert Einstein en 1916 ne faisait guère de doute pour les théoriciens.   Elles viennent finalement d'être mises en évidence d'une façon spectaculaire grâce au détecteur Ligo.   Cerise sur le gâteau, elles ont été émises par la fusion de deux trous noirs. Voilà une vraie découverte du siècle.

Ondes gravitationnelles : leur découverte expliquée en une minute 

 

 

Albert Einstein l'avait prédit il y a 100 ans
il s'agissait d'en faire la preuve

C’est comme si l’univers avait voulu fêter le centenaire de la découverte de la théorie de la relativité générale par Albert Einstein en 1915.  

Les membres des collaborations Ligo et Virgo
( 04 ) viennent en effet de faire savoir qu’ils ont cosigné un article dans lequel ils mettent fin au suspense qui durait depuis quelques mois, alimenté par des rumeurs de détection dir
ecte des ondes gravitationnelles ( 01 ).

Le 14 septembre 2015, à 11 h 51, heure de Paris (9 h 51 TU), les deux interféromètres construits aux États-Unis et qui constituent le Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (Ligo), ont bel et bien détecté le passage d’une onde gravitationnelle correspondant à la fusion de deux trous noirs de masses stellaires, conformément à ce que laissaient entendre les rumeurs depuis quelques semaines.

Les deux astres compacts qui sont entrés en collision avant de ne plus faire qu’un seul trou noir contenaient respectivement 29 et 36 masses solaires, selon les analyses du signal observé.   Bien qu’il n’ait pas été possible de situer précisément la région de la voûte céleste où s’est produit cet événement cataclysmique, on sait déjà qu’elle se trouve dans l’hémisphère sud.   On sait aussi que la collision s’est produite à environ 1,3 milliard d’années-lumière de la Voie lactée.

C'est vraiment une surprise car on ne s'attendait pas à détecter un événement aussi lointain avec Ligo. Mais les masses des deux trous noirs étaient suffisantes pour produire un signal détectable sur Terre.

 
 

Un événement 50 fois plus lumineux que l'univers observable

 
 

Le grand spécialiste des ondes gravitationnelles Kip Thorne, qui occupe la chaire Richard P. Feynman, de professeur de physique théorique émérite à Caltech, a déclaré que le phénomène, qui a converti l’équivalent de trois masses solaires en « lumière gravitationnelle » était, dans cette forme de rayonnement liée aux vibrations du tissu de l’espace-temps, 50 fois plus lumineux que l’ensemble des étoiles de l’univers observable.

C’est un formidable succès pour Thorne qui, avec ses collègues Rainer Weiss, professeur émérite de physique au MIT, et Ronald Drever, professeur de physique émérite à Caltech, a lancé l’impulsion qui a conduit au projet Ligo.  

Succès que les trois hommes partagent évidemment avec les très nombreux ingénieurs et physiciens qui sont embarqués depuis des décennies dans la conception et la construction des observatoires gravitationnels que sont Ligo aux États-Unis et Virgo en Europe, comme l'explique un communiqué du CNRS ( 02).

Des acteurs importants dans le projet LIGO, de gauche à droite : Kip Thorne, de l'Institut de technologie de Californie, France A. Córdova de la National Science Foundation, Rainer Weiss de l'Institut de Technologie du Massachusetts, David Reitze de Caltech et Gabriela González de Louisiana State University

Figure 1 : Les simulations numériques des ondes gravitationnelles émises par l'inspiral et fusion de deux trous noirs.   La forme de contours colorés autour de chaque trou noir représentent l'amplitude du rayonnement gravitationnel ; les lignes en bleu représentent les orbites des trous noirs et les flèches vertes représentent leurs spins.

Les ondes gravitationnelles alternativement étirent et pincent l'espace-temps à la fois verticalement et horizontalement comme elles se propagent.

Une vue de l'un des détecteurs d'ondes gravitationnelles de la collaboration Ligo.
Il se trouve à Hanford aux États-Unis, dans l'État de Washington.

Sources: Futura-Sciences; Centre national de la recherche scientifique de France CNRS.

Choix de photos, fusion de textes, mise en page, références et titrage par : JosPublic
Publication : 13 février 2016

Ci-dessous: des textes en lien direct avec le sujet:

 

Inspiral, merger, ringdown : ce sont les noms anglais des trois étapes qui ont conduit deux trous noirs à se rapprocher en décrivant une spirale suite à des pertes d'énergies sous forme d'ondes gravitationnelles, puis à entrer en collision pour finalement donner un seul trou noir.   L'horizon des événements de l'objet compact final a vibré, telle une cloche frappée, en émettant des ondes gravitationnelles.   L'événement a duré moins d'une seconde. Les courbes montrent les signaux détectés par les deux interféromètres Ligo, à Handford et à Livingston, aux États-Unis, le 14 septembre 2015.

Notes & Références encyclopédiques:

01

 

Kip Thorne, Ron Drever and Robbie Vogt

Le grand spécialiste des ondes gravitationnelles Kip Thorne, explique que le phénomène, qui a converti l’équivalent de trois masses solaires en « lumière gravitationnelle » était, dans cette forme de rayonnement liée aux vibrations du tissu de l’espace-temps, 50 fois plus lumineux que l’ensemble des étoiles de l’univers observable.

 
 

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02

 

Les ondes gravitationnelles détectées 100 ans après la prédiction d'Einstein  - Un communiqué du Centre national de la recherche scientifique de France CNRS, Paris, 11 février 2016

 
 

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03

 

Simulation de l'évolution des deux trous noirs, juste avant leur fusion, et des ondes gravitationnelles qu'ils produisent.

Une nouvelle ère très prometteuse pour l’astronomie s’est donc ouverte. - Sur Futura-Sciences

 
 

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04

 

« Observatoire d'ondes gravitationnelles par interférométrie laser », en abrégé LIGO

et VIRGO (interféromètre) - Sur Wikipédia

 
 

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