La détection d’ondes gravitationnelles depuis l’espace par Jean-Claude Dorinet

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La Théorie sur la Relativité générale d’Einstein (1915), a permis d’envisager l’existence de sources d’ondes gravitationnelles, se manifestant par une modification de l’Espace-temps.

L’origine de ces ondes gravitationnelles proviennent de la collision de trous noirs, dont la masse peut atteindre plusieurs millions de fois celle de notre Soleil.

L’observation récente d’une onde gravitationnelle captée au laboratoire de LIGO (USA),  a donné raison à la prédiction d’Einstein formulée, un siècle auparavant.

Venue du ciel de l’hémisphère Sud, au sein d’une galaxie lointaine, l’onde gravitationnelle a atteint et traversé la Terre, où les deux antennes américaines de Ligo ont détecté son passage.

L’onde provient du rapprochement  de deux trous noirs (36 et 29 X la masse du Soleil), situés à 1, 3 milliard  d’années-lumière de  la Terre, tournoyant  l’un autour de l’autre à 200 000 km/ s, avant de fusionner (collision). Le signal observé correspond aux sept dernières orbites  de rotation du couple de trous noirs.

Depuis le 14 septembre 2015 date à laquelle cet événement a eu lieu,  jusqu’au  11 février 2016 où la découverte a été officiellement annoncée, les physiciens ont  patiemment scruté, analysé et discuté  avec leurs  collègues  pour se rendre à l’évidence : les deux antennes  américaines de l’observatoire de Ligo (Washington et Livingstone en Louisiane) ont bien capté une onde gravitationnelle. Cette découverte a impliqué un millier de physiciens  dont  un  p’tit cocorico au passage, « 75 physiciens français entraînés dans cette aventure ».

Les ondes gravitationnelles

Si l’on s’en réfère à l’une des définitions, les ondes gravitationnelles constituent un mouvement ondulatoire de l’Espace-temps qui se propage dans l’Univers à grande distance de son point de formation, à la vitesse de la lumière.

Un p’tit peu de théorie…

Pour parler d’ondes gravitationnelles, il faut saisir au passage, quelques notions d’astronomie et une petite révision du  vocabulaire s’impose parmi ces « gros mots » :

  • Gravitation, Relativité générale, Espace-temps, Univers / Espace-temps, trou noir …

Allons-y gaiement ! Pour faire simple…

Gravitation / Gravité : la loi de la gravitation formulée par Newton (1684), déclare que toute masse exerce une attraction sur toute autre masse. La théorie de la gravitation universelle de Newton s’adresse aux petites vitesses (inférieures à celle de la lumière) et aux champs gravitationnels faibles.

Relativité générale : c’est une théorie relativiste de la gravitation. Elle décrit l’influence sur le mouvement des astres de la présence de la matière, de l’énergie.

Elle englobe et supplante la théorie de Newton.

Dans la théorie sur la relativité générale, la gravitation n’est plus une force mais la courbure de l’Espace-temps.

Espace-temps : étendue de l’Univers.

Univers / Espace-temps :

L’Univers tout entier peut être vu comme un tissu élastique, l’Espace-temps où chaque planète, chaque étoile et chaque galaxie par leur masse, crée une dépression pouvant attirer ou dévier des objets plus petits passant à proximité.

La courbure de l’espace-temps est causée par la présence d’objets possédant une masse. Plus cette masse est importante, plus la courbure de l’Espace-temps produite est grande… et plus la gravité est intense.

Dans la Relativité générale, la gravité provient donc de la courbure de l’espace-temps. Dans certains cas, les objets accélérés peuvent produire une perturbation de l’espace-temps qui s’étend et se propage de manière analogue à « des vagues à la surface de l’eau ».

On désigne cela par des ondes gravitationnelles.

Trou noir : terme conventionnel inventé par le physicien J. A. Wheeler  pour indiquer ce qu’il reste d’une étoile, suffisamment massive.

Un trou noir se situe dans une région de l’espace-temps, dans laquelle le champ de gravitation qui y règne est si grand, que rien, pas même la lumière, ne peut s’en échapper et  tout ce qui y tombe est irrémédiablement perdu.

Les lois de la physique actuelle s’arrêtent à la frontière de ces trous noirs qui déforment l’Espace-temps. On pense que des trous noirs géants occupent le centre du noyau galactique actif de nombreuses galaxies, (dont celui de la Voie Lactée), tandis que de plus petits ponctuent l’Espace, tels les fantômes d’étoiles mortes.

 

Jean-Claude Dorinet