La fête aux ondes gravitationnelles : supports des présentations

Retrouvez ci-dessous les présentations des chercheurs lors de notre fête aux ondes gravitationnelles ainsi que la vidéo de la dernière session, l’ultime quizz offert  aux apprenants du MOOC Gravité! par Pierre Binétruy.

Merci à tous pour ces journées conviviales et instructives !

fiesta16 001

Pierre Binétruy (Paris Centre for Cosmological Physics/APC)

Préambule à la Fête: les physiciens en ont rêvé pendant 100 ans (français/anglais)

Préambule à la Fête

Eric Chassande-Mottin (Laboratoire APC)

L’histoire de la découverte de GW150914 (anglais)

GW150914_DiscoveryStory_Chassande-Mottin

Matteo Barsuglia (Laboratoire APC)

Les détecteurs LIGO et Virgo (anglais)

InterferometricGW_Detector_Barsuglia

Eric Plagnol (Laboratoire APC)

Nouvelles de LISAPathfinder (anglais)

LPF_Mission_Plagnol

LPF_inSpaceCommunic_plagnol

Antoine Petiteau (Laboratoire APC)

Comment va-t-on analyser les données de LISAPathfinder (français)

LPF_MissionAnalyse_Petiteau

Joël Bergé (ONERA)

La mission Microscope mission et le principe d’équivalence (anglais)

Microscope_JBerge

Pierre Binétruy et tous les participants

Dernier quizz: questions et réponses lors de la dernière session de la « Fête »

Teaser:

La vidéo complète :

https://www.apc.univ-paris7.fr/Downloads/com-apc/Fiesta/FiestaG_II2.mov

Comment la taille de l’horizon cosmologique évolue avec le temps?*

L’horizon est un concept géométrique. Prenons tout d’abord l’exemple d’une Terre qui serait en expansion, comme un ballon qu’on gonfle. On peut facilement se convaincre en regardant les dessins ci-dessous qu’alors notre horizon augmenterait avec le temps.terrhorizon_growth

Dans le cas de l’horizon cosmologique, nous allons montrer que sa taille varie comme l’inverse du taux d’expansion. En particulier, si l’expansion décélère (le taux d’expansion diminue avec le temps), alors la taille de l’horizon augmente.

Commençons par définir le taux d’expansion. C’est la variation relative de distance par seconde due à l’expansion. Nous allons traduire cela par une formule très simple. Prenons l’exemple ci-dessous d’une galaxie qui est à une distance R d’un observateur O sur Terre. Au bout d’une seconde elle sera à une distance R+R×H, où H est appelé le taux d’expansion (on dit aussi paramètre de Hubble). Au bout de t secondes, la galaxie sera à une distance $R+R×H×t$:

galaxy_recule

La galaxie s’éloigne donc à une vitesse apparente qui est la variation de distance R×H×t divisée par le temps t, soit R×H.

L’horizon cosmologique sépare les points qui semblent s’éloigner de nous à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière c, de ceux qui semblent s’éloigner de nous à une vitesse inférieure à c. Donc une galaxie est sur l’horizon cosmologique si elle semble s’éloigner de nous à une vitesse (qu’on vient de calculer égale à R×H) égale à c.

Donc   R×H = c ou  R = c/H .

La taille de horizon cosmologique varie de façon inversement proportionnelle au temps d’expansion. Ainsi, dans un Univers dominé par la matière ou le rayonnement, l’expansion décélère, le taux H diminue donc la taille de l’horizon c/H augmente.

Lors de la phase d’inflation, les distances augmentent exponentiellement: ceci veut dire que le taux d’expansion est constant. La taille de l’horizon est donc aussi constante.

Pierre Binétruy au Salon du Livre à Paris

salon-livre-paris-logo

 

 

Pierre Binétruy fait ce samedi 19 mars de 15h00 à 16h00 une présentation au Salon du Livre qui se tient à la Porte de Versailles. La présentation se fait dans le cadre de Rencontres de Sciences pour tous au stand P12 (à droite de l’entrée du Salon) et le titre est: A la poursuite des ondes gravitationnelles.

 

Binetruy_1_MG_6788_SalonduLivre_goguette

Merci à Jean-François Dars et Anne Papillault qui passaient par là pour la photo.

29 février 2016 à 17h30, hangout sur la découverte des ondes gravitationnelles

Le 11 février 2016 a été annoncée la découverte des ondes gravitationnelles par les collaborations LIGO et Virgo. Nous organisons la Fête aux Ondes Gravitationnelles  à Paris pour cette occasion historique. De façon à permettre à chacun(e) d’y participer, nous organisons un hangout spécial le lundi 29 février à 17h30, heure de Paris (16h30 UTC).

Posez vos questions!

Vous avez la possibilité de poser vos questions sur cet événement exceptionnel.

Ce Google Hangout sera diffusé en direct sur YouTube et sur Google+ Hangouts pour une durée approximative de 60 minutes, où vous pourrez suivre les questions et réponses en direct.

Si vous n’êtes pas parmi les 80 participants qui ont la chance de pouvoir être présents à Paris pour la Fête, nous vous encourageons à poser vos  questions et nous sélectionnerons les plus représentatives pour les poser à nos hôtes durant le Hangout.  Vous pouvez poser vos questions en français mais le Hangout sera en anglais.

Il y a deux façons de poser vos questions :

  • Vous pouvez envoyer questions et commentaires avant et pendant l’événement en les soumettant à la fenêtre de discussion Google Hangout Q&A [Questions and Answers/Questions et Réponses] (si vous avez un compte Google).
  • Vous pouvez nous envoyer vos questions sur notre compte Twitter @Gravity_Paris, en utilisant le hashtag #FLGravity.

Que se passe-t-il si je ne peux pas voir le hangout en direct?

Ne vous inquiétez pas! Un enregistrement de la discussion sera disponible dès que l’événement sera terminé. Vous aurez accès à cet enregistrement ci-dessous.

Est-ce que télécharger le Hangout veut dire que j’apparais à la caméra?

Non, vous verrez just l’enregistrement en direct comme toute autre vidéo (quoique les utilisateurs Google peuvent soumettre leurs questions en direct à travers l’interface Q&A).

Est-ce qu’un compte Google est nécessaire pour voir un Google Hangout?

Non, vous pouvez voir le  Hangout sans avoir à vous connecter à Google.

Les masses d’épreuve de LISAPathfinder libérées : une étape majeure franchie

Les cieux de la gravitation semblent être propices ces jours-ci. Alors que la collaboration LIGO annonçait la découverte des ondes gravitationnelles, l’équipe de LISAPathfinder effectuait une manipulation difficile : la libération des deux masses d’épreuve qui s’est déroulée avec succès ce matin.

Freely_Floating_in_space

Laissez moi vous expliquer ce que cache le communiqué de presse policé de l’ESA, et pourquoi tous les membres du projet eLISA étaient soulagés et joyeux aujourd’hui. En effet, comme vous pouvez le constater dans le Tweet ci-dessous à la réaction de Stefano Vitale, le scientifique responsable de la mission, et de César García, le Chef de Projet.

 

LISAPathfinder teste le principe de base derrière la mission eLISA: celle-ci doit pouvoir mesurer les variations de distance entre deux masses d’épreuve qui ne sont soumises qu’à la gravitation, en d’autres mots qui flottent librement dans le cosmos. Ces masses d’épreuve sont de petits cubes en alliage or-platine de 46 mm de côté.

©CGS SpA

Masse d’épreuve ©CGS SpA

Pendant la phase expérimentale, les masses flottent dans un habitacle, appelé boitier d’électrode. Grâce à ces électrodes, le satellite contrôle en permanence la position de la masse d’épreuve et met en route ses micropropulseurs externes afin de changer sa propre position et de se repositionner pour que les cubes restent au centre de leur boitier. De cette façon, le satellite protège les masses d’épreuve des perturbations externes.

Mais il y a une difficulté : alors que la masse d’épreuve flotte une fois arrivée à destination, elle doit être solidement arrimée pendant le lancement : sinon de fortes vibrations la secoueraient dans son habitacle, ce qui pourrait provoquer des dommages irréparables.

 

(c) University of Trento

Electrode housing © University of Trento

Et c’est là un problème d’ingénierie très délicat, qui a donné des cauchemars à l’équipe de l’ESA (et, dans un premier temps à la NASA) : il était connu de tous dans la mission comme « le tristement célèbre mécanisme de mise en cage». Comment libérer la masse d’épreuve une fois que vous l’avez bloquée? La difficulté est que, une fois fermement tenue, la masse d’épreuve adhère aux doigts métalliques qui la maintiennent. Mais il faut la relâcher très doucement, car on ne peut exercer que d’infimes forces dessus.

La solution finalement adoptée est basée sur une procédure en deux étapes.

Pendant le lancement de LISAPathfinder et les six semaines du voyage vers sa destination, chaque cube était tenu en place fermement par huit « doigts » s’appuyant sur chaque face. Le 3 février, les doigts de compression ont été repliés et une valve ouverte pour permettre aux molécules de gaz présentes autour des cubes de s’évacuer dans l’espace. Chaque cube est resté au milieu de son habitacle tenu par deux tiges poussant dessus en sens inverse.

IEEC© IEEC

Les tiges ont finalement été relâchées d’une masse d’épreuve lundi 15 et de l’autre mardi 16 février, laissant les cubes flotter librement, sans aucun contact mécanique avec le satellite.

Nos congratulations au Chef de Projet, César García, et à toutes les équipes techniques impliquées dans ce succès !

Il faudra attendre encore une semaine avant que les cubes ne soient laissés complètement à la merci de la gravité, sans aucune autre force agissant sur eux. Avant cela, des forces électrostatiques infimes sont appliquées pour que les cubes se déplacent en suivant le satellite dans son vol légèrement perturbé par des forces extérieures comme la pression de la lumière du soleil.

Le 23 février, l’équipe passera LISAPathfinder en mode scientifique pour la première fois, et réalisera l’inverse : les cubes seront alors en chute libre et le satellite commencera à détecter tout mouvement par rapport à eux qui serait dû à des forces externes. Les micropropulseurs donneront des poussées infimes afin de garder le vaisseau spatial centré sur une masse.

Le mot final revient à Stefano Vitale : « En libérant les masses d’épreuve de LISAPathfinder, nous avons franchi une autre étape en astronomie des ondes gravitationnelles durant ce mois mémorable : les masses-test sont, pour la première fois, suspendues en orbite et peuvent maintenant être soumises à des mesures ».

Pierre Binétruy

La fête aux ondes gravitationnelles 29Fév/01Mar

Ceci est le premier des ateliers Gravité ! pour les participants au MOOC Gravité !, leurs amis et tous ceux qui sont curieux des mystères de l’Univers. L’atelier se focalisera naturellement sur le sujet des ondes gravitationnelles, avec l’événement historique de leur découverte.
Qu’est-ce qu’une onde gravitationnelle? Comment les a-ton observées? Qu’avons-nous ainsi appris sur les trous noirs? Qu’est ce qui vient ensuite? Où en est LISAPathfinder? Toutes ces questions seront couvertes par des spécialistes, avec un programme de visites de laboratoire en petits groupes, un événement social et un hangout en direct avec le reste du monde.

images-3

Pour réserver votre participation, allez sur ce site (nous demandons une modeste participation aux frais de 10€ pour avoir une idée précise du nombre réel de participants).

L’événement aura lieu du lundi 29 février à 9h30 au mardi 1er mars à 16h00.
Langue: français et anglais.

Lieu: Université Paris Diderot, Amphithéâtre Buffon, 15, rue Hélène Brion (13ème arrondissement)

Arrêt métro et RER : Bibliothèque François Mitterrand

Programme: voir ci-dessous

affiche_GW Fiesta_V3

Monday 29 February/Lundi 29 février

  • Amphitéâtre Buffon

9h30-11h00 : Gravitational waves and their discovery, an overview/Les ondes gravitationnelles et leur découverte, une introduction (P. Binétruy)

11h00-11h30 : Coffee break/Pause café

11h30-12h30 : Qu’attendez-vous des MOOCs, une discussion conduite par P. Binétruy

12h30-14h00 : Buffet lunch/Déjeuner buffet

  • Amphithéâtre Buffon (en français)

14h00-14h30 L’histoire de la découverte de GW150914 (E. Chassande-Mottin)

14h45-15h15 Les détecteurs LIGO et Virgo (M. Barsuglia)

15h30-15h50 Les nouvelles de LISAPathfinder (E. Plagnol)

16h00-16h20 Comment va-t-on analyser les données de LISAPathfinder (A. Petiteau)

  • Bâtiment Condorcet, Salle Luc Valentin (4th floor, 454A) (in English)

14h00-14h30 The LIGO and Virgo detectors (M. Barsuglia)

14h45-15h15 Story of GW150914 discovery (E. Chassande-Mottin)

15h30-15h50 How to analyze the LISAPathfinder data (A. Petiteau)

16h00-16h20 LISAPathfinder news (E. Plagnol)

  • Amphitéâtre Buffon

16h30-17h30 Coffee break/Pause café

17h30-18h30 Hangout with the whole Gravity! community (en anglais)

Tuesday 1 March/Mardi 1er mars

  • Bâtiment Condorcet

9h00-10h30 : Group visits/Visites par groupe

10h30-11h00 : Coffee break/Pause café (4th floor/4ème étage)

11h00-12h30 : Group visits/Visites par groupe

12h30-14h00 : Free time for lunch/Temps libre pour déjeuner

  • Amphithéâtre Buffon

14h00-14h40 : The Microscope mission and the equivalence principle/La mission Microscope et le principe d’équivalence (J. Bergé)

14h40-16h00 : Discussion session, future actions, wrap up/Session de discussion, actions futures, conclusions (P. Binétruy)

Deux occasions d’entendre parler d’ondes gravitationnelles

Cette semaine, deux occasions d’entendre parler de la découverte des ondes gravitationnelles, de détecteurs au sol et dans l’espace, et de LISAPathfinder…

  • Mardi 16 février de 19h30 à 21h30,

Café du Pont Neuf, 14 quai du Pont-Neuf, Paris

LISAPathfinder en quête des mondes invisibles

Sylvie Léon (CNES), Pierre Binétruy (APC/PCCP, Paris Diderot) et des membres de la mission LISAPathfinder

dans le cadre de la série Mardi de l’espace organisée par le CNES et l’association Bar des sciences

  • Jeudi 18 février à 19h00

Palais de la Découverte, avenue Franklin D. Roosevelt, Paris

Détecter les ondes gravitationnelles, pour bientôt?

Pierre Binétruy (APC/PCCP, Paris Diderot)

dans le cadre de la série A quoi rêvent les scientifiques? organisée par le Palais de la Découverte

 

Ces deux événements sont gratuits et ouverts à tous.

 

 

Le rideau se lève sur l’Univers gravitationnel

Après une longue attente, la rumeur a été confirmée : des ondes gravitationnelles ont été détectées par l’antenne interférométrique LIGO. C’est un événement majeur, non seulement parce qu’il conclut un siècle de recherche : Einstein avait prédit en 1916 l’existence de telles ondes, juste quelques mois après sa série phare de publications sur la Relativité Générale en Novembre 1915. Mais c’est aussi aussi le début d’une nouvelle ère : l’observation directe de l’Univers gravitationnel.

En effet, toutes les découvertes du XXème siècle ont confirmé la vision de Newton sur le fait que la gravité est le moteur de l’Univers tant dans ses plus grandes dimensions spatiales que dans son évolution à travers le temps. Mais toutes les détections jusqu’à présent étaient basées sur la lumière, ou plus généralement sur les ondes électromagnétiques. Rien de bien surprenant pour des humains équipés d’un détecteur de lumière, l’œil. La découverte d’aujourd’hui ouvre la possibilité extraordinaire d’explorer notre Univers, et notre espace-temps, avec les ondes mêmes de la gravité. Nous aurons donc des informations de première main sur les plus gravitationnels de tous les objets astrophysiques, les trous noirs, mais aussi sur les phénomènes violents dans l’Univers, et probablement un jour sur le plus violent de tous, le Big Bang.

Nous n’en sommes aujourd’hui qu’au début. Les détecteurs terrestres sont maintenant en position pour observer beaucoup plus d’évènements stellaires et faire une recherche scientifique remarquable. Le détecteur spatial eLISA, tout comme l’observation temporelle des signaux de pulsar, ouvrira une fenêtre sur l’univers gravitationnel dans ses plus grandes dimensions. C’est un beau symbole pour le futur, qu’à l’heure où la découverte est annoncée, le satellite LISAPathfinder s’éveille au point Lagrange L1, prêt à tester la technologie de la future mission eLISA.

C’est le moment de se réjouir et de féliciter les scientifiques de la collaboration LIGO, mais aussi des équipes européennes de GEO600 et Virgo qui ont participé à l’analyse, pour leurs nombreuses années d’engagement dans cette recherche, ainsi que pour leur traitement prudent de cette découverte remarquable, en dépit des pressions de la communauté scientifique et des médias. Et c’est aussi l’occasion d’insister sur cet accomplissement incroyable en matière de mesure de haute précision.

Nous espérons que tous les apprenants du MOOC Gravité! se sentent récompensés pour les semaines passées à mieux comprendre l’univers gravitationnel, et qu’ils peuvent ainsi mieux partager l’excitation de cette découverte.

Nous proposons sur ce site, sous le titre La découverte des ondes gravitationnelles, une série d’articles qui vous offrent plus de détails sur les ondes gravitationnelles, leur détection, et sur leur découverte aujourd’hui. D’autres articles viendront les compléter dans le futur. N’hésitez pas à poster vos commentaires et à poser vos questions.

Nous avions aussi annoncé que nous organiserions le premier séminaire de Gravity! à la fin de ce mois. Les dates en sont maintenant fixées, du 29 février au 1er Mars 2016, et il se tiendra à Paris. Et le titre : La fête aux ondes gravitationnelles. Cela vous surprend ? Tout ce que vous voulez savoir sur les ondes gravitationnelles et leur découverte. Réservé aux apprenants de Gravité! … et à leurs amis. Il est donc temps de visiter Paris pour un week-end, et d’en profiter pour faire une courte excursion dans l’univers gravitationnel. Et si vous ne pouvez vraiment pas venir nous rencontrer, nous aurons un Hangout le 29 février en fin d’après-midi.

Nous vous avions promis des nouvelles excitantes pour les mois et les années à venir. Ceci n’est qu’un début.

Pierre Binétruy and George Smoot

Qu’est-ce qu’une onde gravitationnelle?

D’après la théorie de la relativité générale d’Einstein, une masse déforme l’espace-temps. Cette théorie a été observée de façon spectaculaire en 1919, quatre ans seulement après sa publication. Grâce à une éclipse du soleil, on a pu observer que les rayons de lumière qui passent près du soleil suivent des trajectoires légèrement courbées.

 

Puisqu’une masse provoque une courbure de l’espace-temps, une masse en mouvement va entraîner la propagation de la courbure. Si vous jetez une pierre dans un étang vous déclenchez, sur la surface de l’eau, des ondelettes qui proviennent de l’endroit où la pierre est tombée. De même, si une masse se déplace soudainement dans l’Univers, elle va provoquer des ondes de courbure, appelées ondes gravitationnelles, qui se propagent à travers l’espace-temps.

 

Ondes Gravitationnelles

Quelles sont les sources qui génèrent des ondes gravitationnelles? Chaque masse en mouvement créé de telles vagues. Mais nous verrons que les effets du passage d’une onde gravitationnelle sont extrêmement faibles. Nous devons donc nous demander quelles sont les sources les plus puissantes d’ondes gravitationnelles. Ce sont des événements énergétiques comme la rotation rapide de deux étoiles compactes proches (comme les étoiles à neutrons ou les trous noirs) ou des explosions (par exemple l’explosion de supernovae, ou même le Big Bang lui-même).

 

Comment puis-je savoir si une onde gravitationnelle traverse mon laboratoire ? Parce que la distance ente les objets varie de façon périodique (souvenez-vous qu’une vague est un phénomène périodique). Imaginez des masses réparties sur un cercle comme sur le dessin de gauche ci-dessous.

 

The two types of gravitational wave polarizations

Les deux types de polarisation des ondes gravitationnelles

 

Si une onde gravitationnelle se propage perpendiculairement à l’écran, la distance entre les masses changera et le cercle se déformera périodiquement en une ellipse. Il existe en fait deux types de déformations, qui correspondent à ce qu’on appelle les deux polarisations des ondes gravitationnelles.

 

Le déplacement relatif des masses est très exagéré sur le dessin ci-dessus. En fait, pour les événements cosmiques les plus importants, la variation relative de la distance est inférieure à 10-21, en d’autres termes 1/1000000000000000000000 mètre pour un cercle d’un mètre de diamètre. Il n’est donc pas surprenant que la découverte des ondes gravitationnelles soit une tâche aussi difficile!

 

Pourquoi les ondes gravitationnelles sont-elles si intéressantes?

 

Les effets des ondes gravitationnelles sont minuscules parce que la gravité est une force très faible. Mais inversement, cela signifie que les ondes gravitationnelles interagissent très peu avec leur environnement, et sont donc très peu perturbées par les objets qu’elles rencontrent sur leur passage : elles gardent intactes toutes les informations des sources qui les ont produites. Elles sont donc le messager idéal des évènements cosmiques éloignés.

 

De plus, nous savons depuis Newton que l’Univers dans ses plus grandes dimensions est animé par la gravité. Avec la découverte des ondes gravitationnelles, nous aurons donc la possibilité d’obtenir des informations de première main sur la gravité, à travers la gravité elle-même transformée en ondes !

1 2 3 4 6