Onde Gravitationnelle


Une onde gravitationnelle est une déformation de l'espace-temps prédite par Albert Einstein.

Continuité : Hors continuité


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  En formulant sa théorie de la relativité générale en 1915, Albert Einstein s'était demandé comment se transmettait la gravitation. En effet, avec les équations de Newton, le paramètre "temps" n'apparaissait pas, ce qui laissait penser que la gravité s'exerçait instantanément. Grâce aux équations d'Einstein, la gravitation est liée au temps car elle correspond à une déformation de l'espace-temps par la quantité de matière-énergie.

  Ces équations indiquent en outre que quand un objet accélère, il va y avoir des variations de la courbure de l'espace-temps. Comme ces variations sont de nature gravitationnelle et se propagent comme des ondes, on les appelle des ondes gravitationnelles.

Onde Gravitationnelle

On peut se représenter les ondes gravitationnelles comme des vagues se propageant à la surface de l'eau d'un lac. L'eau déformée correspond à l'espace-temps, le lac à l'univers et les vagues aux ondes gravitationnelles.


  Une onde gravitationnelle est donc une variation de la déformation de l'espace-temps, se propageant à la vitesse de la lumière (environ 300.000 kilomètres par seconde), qui est engendrée par tout corps accéléré. Ces vibrations sont très faibles, car elles ne font se contracter l'espace que seulement d'un milliardième de la taille d'un atome. Ainsi, nous sommes en permanence traversés par des ondes gravitationnelles, mais nous ne les sentons jamais car la gravité est une force incroyablement faible.
  Par conséquent, seules les ondes gravitationnelles générées par des corps massifs, comme la collision de deux trous noirs, peuvent être détectées.

  On peut détecter les ondes gravitationnelles grâce à des interféromètres optiques à deux bras mesurant directement la déformation de l'espace lors de leur passage, à partir des mesures de variations du temps de trajet d'un faisceau lumineux.
  Il s'agit de prendre un laser et de le diviser en deux faisceaux identiques. Ces faisceaux se déplacent chacun sur un chemin différent, puis sont recombinés avant d'arriver sur un détecteur. La différence de distance entre les deux chemins parcourus permet d'obtenir au moment de la recombinaison ce qu'on appelle un motif d'interférences. Grâce à ce dispositif, un déplacement d'une toute petite distance se voit immédiatement sur la figure d'interférences, qui va bouger.
L'interférométrie laser permet donc de mesurer des variations de distance de manière très précise.

Onde Gravitationnelle

Montage d'interférométrie laser classique (les flèches rouge clair représentent le laser quand il est divisé en deux faisceaux) et figure d'interférences


  Mais comme les vibrations sont d'amplitude 100.000 fois plus petite que le noyau d'un atome, il faut construire un interféromètre géant, long de 5 kilomètres. Une telle taille entraîne de nombreuses contraintes : il faut faire le vide dans les tubes qui contiennent les lasers, élever leurs extrémités d'un mètre au-dessus du sol pour compenser la courbure de la Terre, etc.

  Les deux premiers à avoir été construits sont situés aux États-Unis et appartiennent au projet américain "LIGO" (pour "Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory", soit Observatoire d'ondes gravitationnelles par interférométrie laser) : l'un est en Louisiane et l'autre dans l'état de Washington.

Onde Gravitationnelle

Le détecteur Virgo, construit à Santo Stefano a Macerata, situé près de Pise en Italie.


  Ainsi, le 14 septembre 2015, le passage des ondes gravitationnelles a été mis en évidence de manière directe grâce aux instruments de mesure géants du projet LIGO. Les ondes détectées provenaient de la collision de deux trous noirs situés à plusieurs années-lumière de la Terre. Depuis, de nombreuses autres observations ont été réalisées. Notamment en août 2017, avec un troisième détecteur, Virgo, situé en Italie, deux nouvelles détections ont été faites : le 14 août, avec l'enregistrement d'une série d'ondes créées par la fusion de deux trous noirs à 1,8 milliard d'années-lumière de la Terre ; et le 17 août, avec la détection de la fusion de deux étoiles à neutrons.

  Le prix Nobel de physique de 2017 fut d'ailleurs décerné à trois physiciens américains dont les travaux ont permis la construction des détecteurs : Rainer Weiss, Barry Barish et Kip Thorne.

Onde Gravitationnelle

Les données des détecteurs américains situés à Livingston (Louisiane) et Hanford (Washington)
Les variations des courbes indiquent pour la première fois la détection d'ondes gravitationnelles.




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Informations encyclopédiques
Onde Gravitationnelle
Nom
Onde Gravitationnelle
Type
Déformation de l'espace-temps

Informations administratives
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Date de création
avant 2006

Date de modification
26/01/2021

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Malgré tout le sérieux dont nous tentons de faire preuve en rédigeant ces fiches, ne perdez pas de vue que nous ne sommes pas des spécialistes de la question et que l'erreur est humaine, et ce même si toutes les sources utilisées sont supposées être "sérieuses". Pour information, voici la liste des diverses sources utilisées pour cette partie consacrée à l'astronomie :

    - Encyclopédie Quid
    - Encyclopédie Encarta
    - Site internet Futura Sciences
    - Site internet de la NASA
    - Site internet du téléscope spatial Hubble
    - Site internet de l'Agence Spatiale Européenne
    - Site internet du Centre National de la Recherche Scientifique
    - Site internet du Centre National d'Etudes Spatiales
    - Site internet 01univers
    - Site internet Astronomes

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