Vagues gravitationnelles: observations et découvertes

Description

Cette séance de cours explore la signification des signaux multi-messagers en astrophysique, en se concentrant sur la détection récente des ondes gravitationnelles. L'instructeur discute des observations de GW150914 et GW170817, mettant en évidence les événements de fusion de trous noirs binaires et d'étoiles à neutrons. À travers un compte rendu détaillé du processus de détection impliquant divers télescopes et instruments, la séance de cours présente l'effort de collaboration pour confirmer l'existence des ondes gravitationnelles et leurs implications pour la recherche astrophysique.

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Séances de cours associées (38)

Concepts associés (43)

GW150914

GW150914 est le nom du signal à l’origine de la première observation directe d’ondes gravitationnelles annoncée le par les laboratoires LIGO et Virgo. La détection a été faite le à sur les deux sites américains jumeaux LIGO construits en Louisiane et dans l’État de Washington à trois mille kilomètres de distance. La forme d’onde correspond aux prédictions de la relativité générale concernant la chute en spirale et la fusion d’une paire de trous noirs et l’effet provoqué par le trou noir résultant.

Onde gravitationnelle

En physique, une onde gravitationnelle, appelée parfois onde de gravitation, est une oscillation de la courbure de l'espace-temps qui se propage à grande distance de son point de formation. Albert Einstein a prédit l'existence des ondes gravitationnelles en : selon sa théorie de la relativité générale qu’il venait de publier, de même que les ondes électromagnétiques (lumière, ondes radio, rayons X, etc.) sont produites par les particules chargées accélérées, les ondes gravitationnelles seraient produites par des masses accélérées et se propageraient à la vitesse de la lumière dans le vide.

Trou noir binaire

vignette|Vue d'artiste de deux trous noirs en train de fusionner. Un trou noir binaire est un système binaire hypothétique composé de deux trous noirs en orbite l'un autour de l'autre. Ils sont l'une des plus grandes sources d'ondes gravitationnelles de l'univers observable. Ce système binaire serait instable en raison d'une certaine perte de moment cinétique avec le temps. Conséquemment, les trous noirs se rapprochent l'un de l'autre jusqu'à ce qu'ils fusionnent, ce qui crée des changements de caractéristiques qui entraînent certains changements structurels au sein d'une hypothétique galaxie hôte.

Fusion d'étoiles à neutrons

vignette|240px|17 août 2017 : détection d'une onde gravitationnelle émise par la fusion de deux étoiles à neutrons (évènement GW170817) (vue d'artiste, vidéo de ). Une fusion d'étoiles à neutrons est un type particulier de collision stellaire. Elle génère des ondes gravitationnelles et des sursauts gamma, et produit par processus r des noyaux atomiques lourds (de numéro atomique supérieur à celui du fer). La fusion de deux étoiles à neutrons se produit de la même façon que la collision de deux naines blanches (à l'origine d'une petite fraction des supernovas de type Ia).

Observatoire d'ondes gravitationnelles

En astronomie, un observatoire d'ondes gravitationnelles (on parle aussi de détecteur d'ondes gravitationnelles) est un système destiné à détecter et mesurer les ondes gravitationnelles. Un moyen relativement simple d'observer ces ondes est connu sous le nom de barre de Weber : sous l'effet d'une onde gravitationnelle, l'espace-temps se déforme très légèrement. Ainsi, un objet est également déformé - on peut alors déduire l'intensité et la provenance de l'onde.