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Ondes gravitationnelles

2015-09-14
  • Albert Einstein
  • Rainer Weiss
  • Kip Thorne
  • Barry Barish
Observatoire d'ondes gravitationnelles avec des détecteurs avancés et des scientifiques analysant les données.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

La relativité générale prédit que l'accélération des masses génère des ondulations dans l'espace-temps, appelées ondes gravitationnelles. Ces ondes se propagent vers l'extérieur à la vitesse de la lumière, transportant de l'énergie sous forme de rayonnement gravitationnel. Elles sont créées par des événements cosmiques cataclysmiques, comme la fusion de trous noirs ou d'étoiles à neutrons, qui provoquent l'étirement et la contraction de l'espace-temps à leur passage.

Les ondes gravitationnelles sont des perturbations de la courbure de l'espace-temps, générées par des masses accélérées, qui se propagent à la vitesse de la lumière depuis leur source. Prédites par Einstein en 1916, elles diffèrent des ondes électromagnétiques, qui sont des oscillations de champs *à travers* l'espace-temps ; les ondes gravitationnelles sont des oscillations *de* l'espace-temps lui-même. Lorsqu'une onde se propage, elle étire et comprime l'espace, ainsi que tout objet qu'il contient, perpendiculairement à sa direction de propagation. Cet effet est incroyablement faible. Même pour les événements cosmiques les plus violents, la variation de distance sur un kilomètre est inférieure à la largeur d'un proton, ce qui rend leur détection extrêmement difficile.

For decades, their existence was only inferred indirectly from the Hulse-Taylor binary pulsar, whose orbital decay matched predictions of energy loss via gravitational radiation. The first direct detection occurred on September 14, 2015, by the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). The signal, GW150914, originated from two merging stellar-mass black holes over a billion light-years away. This landmark discovery, earning the 2017 Nobel Prize in Physics, opened a new window onto the universe. Gravitational-wave astronomy allows scientists to observe phenomena invisible to traditional telescopes, like trou noir fusions, et pour tester la relativité générale dans des régimes de gravité extrêmes.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Relativité

Taper

Système abstrait

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • La théorie de la relativité générale d'Einstein
  • Les équations de Maxwell pour les ondes électromagnétiques (à titre d'analogie)
  • Interféromètre de Michelson-Morley (comme base technologique pour les détecteurs)

Applications

  • L'astronomie des ondes gravitationnelles, une nouvelle façon d'observer l'univers
  • étudier la fusion des trous noirs et des étoiles à neutrons
  • tester la relativité générale dans des conditions extrêmes
  • sonder l'univers primitif
  • mesurer la constante de Hubble indépendamment

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • un réseau mondial d'observatoires d'ondes gravitationnelles pour la localisation de sources à haute résolution
  • utilisation des ondes gravitationnelles pour l'imagerie planétaire souterraine
  • un système de communication basé sur des ondes gravitationnelles modulées pour les distances interstellaires
  • systèmes d'alerte précoce pour les supernovae basés sur leurs signatures d'ondes gravitationnelles
  • cartographier l'intérieur des étoiles à neutrons en analysant leurs signaux de fusion
  • détecter des cordes cosmiques et d'autres objets exotiques de l'univers primitif
  • un système de navigation basé sur les ondes gravitationnelles pour l'espace lointain
  • sonder la nature quantique de la gravité en recherchant des ondes gravitationnelles à haute fréquence
En lien avec : ondes gravitationnelles, relativité générale, LIGO, espace-temps, fusion de trous noirs, étoile à neutrons, astronomie, interféromètre.

Contexte historique

Ondes gravitationnelles

1994
1997
2002
2015-09-14
1993-01-01
1995
2000
2004

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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