Prédites par
Einstein en 1916, les ondes gravitationnelles sont produites par des
évènements importants dans l'univers tels que la fusion de deux trous noirs.
Diifficiles à appréhender pour tout un chacun, ces évènements créent
une variation de l'espace temps et se manifeste par une onde
gravitationnelle.
La variation de la gravité engendrée secoue la terre de façon
infinitésimale.
La détection de ces ondes a été effectuée en 2020 deux détecteurs "Ligo"situés
aux Etats Unis à Livingston et Hanford et un détecteur Franco Italien "Virgo" est situé
à Cascina près de Pise.
Dans
ces immenses installations, un rayon laser est séparé en deux faisceaux.
Ceux-ci sont alors dirigés dans deux bras perpendiculaires de 3 kilomètres
de long (ou 4 km dans le cas de Ligo). Chaque faisceau parcourt plusieurs
allers-retours en se réfléchissant sur des miroirs. Il finit par sortir et
croise l’autre faisceau avec lequel il se recompose. Si les deux faisceaux
ont parcouru la même distance, les ondes lumineuses se compensent
parfaitement et la sortie de l’interféromètre reste obscure. En revanche, si
une onde gravitationnelle passe par là, elle raccourcit un bras et allonge
l’autre, de l'ordre de
10-19 mètre,( la taille d'un atome est de
l'ordre de 10-10 mètre), les deux faisceaux se recomposent avec un léger déphasage et de la
lumière sort de l’interféromètre.
En pratique, réaliser une telle mesure constitue un véritable tour de force
car le signal à détecter est si faible que la moindre perturbation peut
venir le brouiller, en particulier le bruit sismique dû aux vibrations
déclenchées par les mouvements du sol mais aussi les phénomènes météo et les
activités humaines. Tous les composants principaux sont donc mis sous vide
et suspendus à des « superatténuateurs » qui les isolent du bruit sismique
(photo de droite)
Extrait des sites:
https://lejournal.cnrs.fr/articles/les-premiers-pas-de-lastronomie-gravitationnelle
et
https://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/02/10/la-lumiere-gravitationnelle-22
Si le Prix Nobel de physique 2017 a été
attribué aux chercheurs de l’expérience Ligo-Virgo, Rainer
Weiss, Barry
Barish et Kip Thorne,
c’est bien que leur découverte de la première onde gravitationnelle fût
révolutionnaire, à plus d’un titre. Elle confirma leur prédiction par
Einstein, tout comme elle officialisa l’existence de trous noirs
(également théorisée dans la Relativité Générale) et en révéla une nouvelle
classe, de taille intermédiaire (en l’état, 39 et 26 masses solaires) jamais
observée avant 2015. La récente observation d’une onde gravitationnelle
résultant de la fusion de deux étoiles à neutrons est également un événement
important. D’autant que cet événement cosmique s’est accompagné d’une
contrepartie lumineuse que les astrophysiciens du monde entier, y compris au
CEA, se sont empressés de traquer depuis le sol et l’espace. La communauté
scientifique va dès lors pouvoir étudier ce phénomène, jamais observé
auparavant, pour mieux comprendre l’origine des éléments très lourds de
l’Univers (qui se forment notamment à l’occasion de ce type d’événements
cataclysmiques) et même de mesurer le taux d’expansion de l’Univers
Extrait de
https://www.cea.fr/multimedia/Documents/infographies/defis-du-cea-ondes-gravitationnelles.pdf
Une première détection avait eu lieu le 24
septembre 2015 par les Ligo qui étaient en phase de test. Une autre
détection a eu lieu en fin d'année. Virgo est entré en fonction en 2017.
L'onde détectée avait été générée par la coalescence (la réunion ou fusion)
de 2 trous noirs de 29 pour l'un et 36 pour l'autre fois la masse du soleil
il y a 1,3 milliard d'année. L'entré en fonction de Vigo permet d'effectuer
de la triangulation. Pour se donner une idée de la précision de
l'interféromètre, en 2015 les miroirs des Ligo se sont déplacés au maximum
de ± 2.10-18
mètre , 1 millième de la taille d'un photon
Le futur:
Un moyen de s'affranchir du bruit sismique (terrestre) est de réaliser
l'expérience dans l'espace. C'est l'objectif de la mission spatiale eLISA constituée
de trois satellites en formation qui réalisent dans l'espace un
interféromètre à deux bras de près d'un million de kilomètres.
(Initialement, il était prévu trois bras de cinq millions de kilomètres
avant que la NASA abandonne la direction du projet LISA. C'est alors que
l'Agence spatiale européenne (ESA) a pris la tête du projet et que celui-ci
fut rebaptisé eLISA.) Le 28 novembre 2013, l'ESA a annoncé que la recherche
des ondes gravitationnelles serait la thématique principale de la mission
L342 avec un lancement prévu en 2034. Les technologies clefs d'eLISA ont été
validées par le succès des tests réalisés avec le démonstrateur LISA
Pathfinder lancé le 3 décembre 2015.
Extrait de Wikipédia :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Onde_gravitationnelle
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