POPULARITÉ
5718

Les ondes gravitationnelles en quatre questions

Éditer
Publié dans
le 12.02.16
Ondesgravi4863832_6_206a_manipulation-en-laboratoire-d-un-miroir-de_e27da09f9ca5090c4989ad445622b15b

Prédites par Albert Einstein en 1916, les ondes gravitationnelles viennent d’être détectées par des instruments américains. Mais qu’est-ce exactement ?

Qu’est-ce qu’une onde gravitationnelle ?

Si l’Univers était un immense lac, ces ondes seraient l’analogue des cercles concentriques créés en surface après la chute d’un caillou. Elles se propagent en faisant osciller l’eau. Mais l’Univers n’est pas un lac, c’est un espace-temps, c’est-à-dire un volume dans lequel, contrairement à l’intuition, le temps et les positions ne sont pas indépendants.

Une horloge peut ne pas battre au même rythme qu’une autre située à un autre endroit, comme l’a montré Albert Einstein dans sa première théorie de la relativité dite « restreinte » en 1905. Finalement, il faut voir notre Univers plutôt comme du « veau en gelée », comme aime à le dire Thibault Damour, professeur spécialiste de relativité générale à l’Institut des hautes études scientifiques.

Notre Univers est élastique : si on le secoue à une extrémité, il vibre et la secousse se propage jusqu’à l’autre bout. Ces vibrations sont les ondes dites « gravitationnelles » car liées à la force de gravitation. Cette dernière, autre découverte d’Albert Einstein, structure le « veau en gelée », comme le font les morceaux de viande ou de légumes à l’intérieur. Ils déforment et densifient l’espace.

Comment ces ondes sont-elles créées ?

Comme le caillou sur le lac, il faut apporter de l’énergie au système pour qu’il s’excite. Dans le cas de l’Univers, les cailloux doivent être très, très gros. Comme des étoiles qui explosent en supernova, par exemple ; ou bien des collisions de galaxies ; ou bien encore deux trous noirs spiralant l’un autour de l’autre.

Les trous noirs sont des objets très massifs – de quelques dizaines de fois plus lourds que le Soleil à des dizaines de millions de fois –, le tout très compact. Ils sont noirs car invisibles : aucune matière ni lumière n’en sort.

Un autre couple peut créer dans sa danse des ondes gravitationnelles : des étoiles à neutrons ou pulsars, nés après l’effondrement d’une étoile. Ces objets concentrent la masse du Soleil dans dix kilomètres de rayon.

A l’autre extrémité de l’échelle de la violence, il y a le Big Bang, événement très énergétique à l’origine de notre Univers. Il a, lui aussi, considérablement secoué l’espace-temps, générant des ondes gravitationnelles.

Les propriétés de ces ondes, amplitude et fréquence, créées par ces objets, permettent d’en déterminer les masses et les distances.

A quoi cela sert-il de les détecter ?

Elles ouvrent une nouvelle fenêtre sur l’Univers, en complément des autres fenêtres que sont la lumière visible, les ondes radios, les rayons X, infrarouges, ultraviolets, voire les neutrinos (des particules ultralégères interagissant très peu avec la matière). Comme disent les astronomes, « jusqu’à présent on avait la vue, maintenant on a l’ouïe ».

Ces ondes sont autant de signaux porteurs de caractéristiques de la source qui les a engendrées. Elles permettent aussi de « voir » des phénomènes jusqu’ici totalement invisibles car n’émettant pas de rayonnement électromagnétique, comme des collisions ou fusions de trous noirs. Plusieurs observatoires à ondes gravitationnelles permettront par triangulation de localiser précisément le lieu d’émission de ces ondes.

Pourquoi sont-elles si difficiles à détecter ?

Albert Einstein a décrit l’existence de ces ondes en juin 1916, comme conséquence de sa théorie de la relativité générale, parue en 1915. Longtemps personne n’a cru que l’on pourrait les voir tant leur effet de distorsion de distance sur Terre est mince : un dix millième de la taille d’une particule élémentaire (soit environ 10-19 m) !

Après une annonce erronée de détection à la fin des années 1960, les physiciens ont poursuivi et construit d’immenses « amplificateurs » afin de repérer ces infimes variations. LIGO [deux instruments aux Etats-Unis], Virgo en Europe, GEO600 en Allemagne en sont des exemples. Deux faisceaux laser parfaitement synchronisés circulent dans des tunnels de plusieurs kilomètres de long [quatre pour LIGO, trois pour Virgo]. A l’intérieur, la lumière fait plusieurs allers-retours avant de sortir, pour combiner les deux faisceaux. Si une onde gravitationnelle passe, elle dilate la longueur d’un bras et rétrécit l’autre, désynchronisant les deux faisceaux et rendant ainsi palpable l’onde invisible.

David Larousserie
Journaliste au Monde

http://www.lemonde.fr/cosmos/article/2016/02/11/les-ondes-gravitationnelles-en-quatre-questions_4863835_1650695.html#tQA4pyQ8Y4ogtSd7.99

Commentaires

4
2016-02-12 10:23:04 +0100

Cette découverte ne constitue pas seulement une validation supplémentaire de la théorie d’Einstein, elle fait aussi entrer l’astronomie dans une nouvelle ère en lui procurant un messager de plus pour observer les phénomènes les plus violents de l’Univers.
… les ondes gravitationnelles vont désormais permettre d’étudier des événements extrêmes et de remonter encore plus loin dans l’histoire de l’Univers.
https://lejournal.cnrs.fr/a...


Ondes gravitationnelles : les détecteurs de l... par CNRS

4

0
2016-02-12 12:40:48 +0100

Bonjour, Je suis enfin content que cette découverte puisse être étudiée et démontrée, ce n'est qu'un pas vers ce dont je parle et est écrit dans mon essai publié en 2008, je travaille sur ce sujet et bien d'autres qui en découlent depuis maintenant plus de 37 ans, que je partage à qui veut bien l'entendre et l'écouter lors de mes rencontres et voyages sur la planète !...
Richard Sadok

0

0
2016-02-12 12:45:40 +0100

Peut-être le début de la fin du mystère de l'énergie / matière noire?

0

0
2016-02-12 13:42:53 +0100

Quid de l'impact de cette découverte sur les deux principales théories de la gravitation quantique : Les boucles et les supercordes !!!
Laquelle des deux sera se rapprochera du point de devenir une théorie établie ?

0

0
2016-02-12 15:52:40 +0100

f6eyo à écrit : "Laquelle des deux sera se rapprochera du point de devenir une théorie établie ?" j'espère que cela ne restera pas qu'une théorie, mais un réel changement de perceptions pour l'être en devenir d'être humain !...

0

À propos de l'auteur

ex-directeur de Laboratoire INRA, économiste, ex président de l'institut de recherche économique et sociale, ex membre du bureau du CNIS, négociateurs des Grenelles de l'environnement et de la mer, membre du CEDD et de la CNDP. Vice-président d’Humanité et Biodiversité.

Réputation
Découvrir la biodiversité #1f6929 decouvrir-la-biodiversite 231250
Patrimoine naturel #81A23E patrimoine-naturel 163763
Ménagement du Territoire #D05D10 menagement-du-territoire 61437
Cadres institutionnels #B36281 cadres-institutionnels 15917
Économie et Biodiversité #723DC4 economie-et-biodiversite 9418
Transition écologique #168DBE transition-ecologique 196532

Ses derniers articles

Powered_by_tinkuy