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[ARTEMIS UMR 7250]
LES ONDES GRAVITATIONNELLES ONT ETE DETECTEES

Les ondes gravitationnelles ont été détectées pour la première fois le 14 septembre 2015. Cette détection ouvre une nouvelle fenêtre d’observation de l’Univers.

Un numéro spécial de h, "hdiscovery" y est consacré (pdf).

Le laboratoire ARTEMIS est fortement impliqué dans cette découverte.

 


Les ondes gravitationnelles sont découvertes exactement 100 ans après leur prédiction par A. Einstein en 1916, comme une des conséquences de la théorie de la relativité générale. Elles nous apportent des informations sur le lieu et l’instant de leur naissance et sur la nature de la gravité qu’aucun autre moyen ne peut apporter. 

L’analyse des ondes reçues le 15 septembre par les deux interféromètres LIGO situés à Livingston (Louisiane) et Hanford (Washington) aux USA, indique qu’elles ont été émises par deux trous noirs d’environ 30 fois la masse du soleil, lors de leur valse finale l’un autour de l’autre qui s’achève par leur fusion en un trou noir plus massif. La fusion de deux trous noirs n’avait encore jamais été observée.

 

 

Les trous noirs qui fusionnent produisent un petit gazouilli

Les ondes gravitationnelles reçues ont été converties en ondes sonores que l’on peut entendre dans cette animation. Sur un bruit de fond on entend un petit gazoulli. Dans les deux premiers passages, les sons sont exactemenent ceux obtenus. Dans les deux passages suivants le son a été décalé vers des fréquences plus élevées qui sont plus audibles par l’oreille humaine. L’animation rejoue enfin deux fois ces deux séquences.

 

-kEA

 Les signaux détectés sont conformes aux prédictions d’Einstein.

La figure suivante montre les signaux détectés par les deux antennes LIGO et les prédictions de la théorie de la relativité générale (plus de détails ici)

 


Il s’agit de la première collision de trous noirs jamais observée.

 Cette collision a eu lieu à environ 1 milliard d’année lumière de nous. L’événement a émis un flot d’ondes intense pendant environ 200 millisecondes. En 200 millisecondes les deux trous noirs ont eu le temps d’effectuer 5 tours l’un autour de l’autre, et atteindre une vitesse de 60% de celle de la lumière. Lors de la collision, une énergie correspondant à 3 masses solaires a été transformée en ondes gravitationnelles, et la luminosité a atteint 3,6 10 49 Watt, ce qui en fait l’événement le plus violent jamais observé. Aucune contrepartie optique n’a été observée dans le ciel peu après la fusion. Il s’agit d’une confirmation claire de l’existence des trous noirs, autre prédiction de la relativité générale, et la première collision de trous noirs jamais observée.

L’analyse de données a nécessité 50 millions d’heures CPU, équivalent à 20 000 PC travaillant pendant 100 jours. Plus de 1000 chercheurs dans 15 pays et 80 institutions ont participé à cette découverte. Elle conduit à la publication de 11 articles dans les revues scientifiques.

LIGO a été proposé à l’origine par Reiner Weiss (MIT), Kip Thorne, et Ronald Drever (Caltech). VIRGO a été proposé par Alain Brillet (Nice) et Alberto Giazotto (Pise). VIRGO regroupe aujourd’hui 250 physiciens, en France, en Italie, aux Pays Bas, en Hongrie et Pologne. En France, 6 laboratoires du CNRS sont impliqués dans VIRGO. Le nom de VIRGO a été donné par Alain Brillet, C’est le nom de la l’amas de galaxies le plus proche de la notre, dans lequel sont attendus nombre de collisions de trous noirs et d’étoiles à neutrons.

 

 QUELQUES LIENS INTERESSANTS

 

  • le site grand public de Virgo (ici)
  • 3D NR simulation de l’événement (clip) (Georgia Tech animation)
  • animation (SXS animation, clip)
  • un clip montrant la fusion des deux trous noirs (ici)
  • ondes gravitationnelles émises lors de la 1ère détection par LIGO, sur Youtube (ici)
  • et d’autres animations (ici)
  • un bon article de Forbes (en anglais ici)
  • le Ligo Science Center à propos de GW150914 (ici)
  • écouter les deux trous noirs. Le son émis par un haut parleur connecté à LIGO pour les deux trous noirs détectés le 14 septembre. Dans les deux premiers passages, le son correspond exactement aux fréquences des ondes gravitationnelles détectées, Dans les deux passages suivants le son est déplacé à des fréquences plus élevées qui correspondent mieux aux fréquences audibles par l’oreille humaine. L’animation se termine en rejouant les deux fréquences originales. 
    Quand les deux trous noirs se rapprochent au point de fusionner, la fréquence des ondes gravitationnelles augmente. Les scientifiques appellent ces sons des "chirps," Image credit : LIGO, sur youtube (ici)
  • les chiffres-clé de GW150914 (fichier pdf
  • l’article dans PRL (pdf ici)

 et aussi :

 

 

 

 

 

ARTEMIS : DES LASERS AUX TROUS NOIRS.

< Notre Unité de recherche a été créée en Juin 1999 lors de la venue à l’Observatoire de la Côte d’Azur de l’équipe CNRS-Université Paris Sud-XI ayant initié en France le projet Virgo. Spécialisée au départ dans le domaine de l’Optique et Lasers, elle a su attirer astronomes et chercheurs de spécialités diverses, et en particulier spécialistes de l’analyse de signaux, qui développent aujourd’hui une activité de pointe dans plusieurs champs disciplinaires...

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La relativité générale d’Einstein permet de décrire les trous noirs et leurs collisions ... La relativité générale indique aussi le messager adéquat pour les observer : les ondes gravitationnelles. 

 



VIRGO

Virgo a pour but la détection d’ondes gravitationnelles, et de phénomènes encore cachés de l’Univers comme la collision de trous noirs...en savoir plus

 

FIGARONET  : Fast International GRB and Afterglow Research and Observation Network, un réseau pour l’étude des sursauts gamma basé à ARTEMIS voit le jour. (octobre 2014)

 

 

 

  MIGA : a new gravtitation antenna

Artemis est membre du Réseau Thématique pour la Recherche, l’Innovation, la Formation, les Services et le Transfert en Temps-Fréquence

 REFIMEVE+ : Réseau Fibré Métrologique à Vocation Européenne

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