LA DETECTION DES ONDES GRAVITATIONNELLES

 

 

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

 

 

Fiche conçue le 04/08/2021

Document N° 172

PAGE D'ACCUEIL

INDEX ALPHABETIQUE LISTE DE TOUS LES DOCUMENTS