GW150914

GW150914: Ceci n’a peut-être aucun sens pour vous mais vous pouvez être certain que n’importe quel physicien spécialiste des ondes gravitationnelles est tout ému en voyant ce code.

 

GW150914 est le nom de la source observée par l’expérience LIGO le 14 septembre (09) 2015. Et bien sûr, GW pour les ondes gravitationnelles (Gravitational Waves). C’est la première détection avec des ondes gravitationnelles, la première d’une longue série, espérons-le. Et le nom des suivantes suivra le même modèle, GW suivi de la date de détection.

 

Et quelle source extraordinaire ! Deux trous noirs, dont les masses respectives sont de 29 et 36 fois la masse du soleil, qui fusionnent en un seul, de 62 fois la masse du soleil. Faites l’addition : il vous manque trois masses solaires. Ce qui correspond à l’émission en quelques centièmes de secondes de masse-énergie, sous forme d’ondes gravitationnelles, de près de 1050 Watts! L’espace et le temps autour sont distordus, et cette distorsion se propage dans toutes les directions…

 

…1,3 milliard d’années plus tard, le 14 septembre 2015 à 09 :50 :45 UTC exactement, cette distorsion atteint la Terre et est détectée successivement par les deux détecteurs LIGO, le premier à Livingston (Louisiane) puis celui d’Hanford (Etat de Washington), à 7 millisecondes d’intervalle.

 

Voici ce magnifique signal, montré lors de la conférence de presse du 11 février et dans l’article publié dans Physical Review Letters, et sa comparaison avec les prédictions théoriques:

fig1 Sur les panneaux du haut, vous pouvez voir les signaux tels qu’ils sont arrivés à Livingston (à droite), puis à Hanford (à gauche) : voyez sur la droite comme ils se superposent bien !. Sur les panneaux du milieu, vous voyez la prédiction de la relativité pour les paramètres des masses donnés ci-dessus. Même à l’œil nu, en comparant avec le graphique au-dessus vous pouvez constater que les prédictions et l’observation concordent. Les panneaux du bas vous présentent la différence entre le signal et la prédiction, c’est à dire ce que les physiciens appellent le bruit. Est-ce que cela vous semble « bruyant » ? Eh bien regardez les chiffres sur l’axe vertical à gauche : le signal domine clairement sur le bruit. Ceci est dû en partie au fait qu’il s’agissait de trous noirs très massifs : c’était un événement très puissant.

 

Remarquez également l’axe du temps horizontal : tout est arrivé en moins d’une demi seconde. N’est-ce pas incroyablement court pour un événement cosmique ? Eh bien, vous devez vous souvenir que le détecteur LIGO est sensible aux ondes d’une certaine gamme de fréquence, entre une dizaine de Hz et quelques milliers de Hz. La fréquence des ondes gravitationnelles est directement liée à la fréquence de rotation des deux trous noirs. Comme ils se rapprochent au cours des siècles et des années, leur fréquence s’accroit jusqu’à ce qu’elle soit perçue par un détecteur (quand la fréquence atteint 10 Hz), ce qui arrive seulement une fraction de seconde avant le plongeon final.

 

Vous pouvez voir cela sur le graphique suivant, aussi fourni par les auteurs de l’article de découverte.

 

fig2

Vous pouvez voir ici les trois phases (voir notre article Un pas de deux, version trous noirs) et à quelles oscillations du détecteur elles correspondent. Sur le panneau du bas, vous voyez leur évolution dans le temps avec la distance entre les trous noirs, en unités de temps de ce qu’on appelle le rayon de Schwarzschild. Le rayon de Schwarzschild est en gros le rayon de l’horizon du trou noir final, soit à peu près 200 km. Vous voyez également la vitesse relative en unités de vitesse de la lumière : elle évolue de 1/3 de la vitesse de la lumière à 2/3 de la vitesse de la lumière au moment de l’impact ! Un événement vraiment incroyable !

 

La collaboration LIGO a montré à la conférence de presse la vidéo suivante de la collision entre ces deux trous noirs. Appréciez !

 

Maintenant vous êtes prêts pour une lecture attentive de l’article de la découverte. Il a été écrit pour la communauté scientifique, mais la première partie est tout à fait accessible. Si vous ne devez lire qu’un seul article scientifique dans votre vie, c’est probablement celui-ci.

 

Et si vous êtes un étudiant en physique, avec au moins un peu de connaissances en mécanique classique, voici quelques notes pour vous permettre de comprendre cet événement remarquable. Si vous avez la nausée lorsque vous voyez des équations mathématiques, évitez !

 

Notes Comprendre GW150914 (en anglais)

One comment

  • DOSSMANN

    Voilà c’est clair net et précis J’ai lu tellement d’articles , et ici je saisis facilement .

    Montaigne a dit : une tête bien faite et non bien remplie !

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.