- Un article de Nature indique que des ondes gravitationnelles « monstres », d’une ampleur bien supérieure à ce qui avait été observé auparavant, ont été détectées pour la première fois, remettant l’observation des ondes gravitationnelles sous les projecteurs
- Le court texte publié les décrit ainsi : « Gravitational waves are back, and they’re bigger than ever », en mettant en avant le changement d’échelle comme point central
- Cet article est paru dans Nature 619, pages 13-14, avec le DOI
10.1038/d41586-023-02167-7 - Les références comprennent des travaux liés aux ondes gravitationnelles publiés en 2023 par Agazie, Antoniadis, Reardon, Xu et d’autres
- À partir du seul texte fourni, il est difficile de vérifier la méthode d’observation, les instruments utilisés, les données analysées ou l’interprétation scientifique
Ce que l’on peut établir à partir du titre et de la phrase publiée
- Le titre est « Monster gravitational waves spotted for first time » et met en avant la première observation d’ondes gravitationnelles monstres
- Le seul véritable texte publié est la phrase « Gravitational waves are back, and they’re bigger than ever », qui souligne que les ondes gravitationnelles reviennent au premier plan et qu’elles sont d’une ampleur plus grande qu’auparavant
Informations bibliographiques et portée vérifiable
- Cet article est paru dans Nature 619, pages 13-14, avec le DOI
10.1038/d41586-023-02167-7 - Les références incluent les travaux de 2023 suivants
- Agazie et al., Astrophys. J. 951, L8
- Antoniadis et al., prépublication arXiv
2306.16214 - Reardon et al., Astrophys. J. 951, L6
- Xu et al., Res. Astron. Astrophys. 23, 075024
- Le texte fourni ne contient pas d’informations détaillées sur la méthode d’observation, les instruments de détection, les caractéristiques du signal ni l’interprétation scientifique
1 commentaires
Commentaires sur Hacker News
La physique et l’ingénierie modernes paraissent un peu absurdes, au bon sens du terme. Je pensais aussi que LIGO ne pourrait jamais fonctionner, et même quand la détection est tombée, je me demandais si ce n’était pas une façon de courir après sa propre queue. Mais avec désormais les détections de plusieurs installations et la corrélation avec l’observation lumineuse de fusions d’étoiles à neutrons, les preuves que les données sont réelles semblent presque irréfutables
Puis j’ai entendu parler de LISA : le concept de base est similaire, sauf qu’on construit ça dans l’espace, avec des sondes qui maintiennent une formation et se tirent des lasers à 2,5 millions de km de distance. Ça m’a semblé être un projet complètement fou. Pourtant, le Pathfinder de preuve de concept semble avoir fonctionné, et maintenant ils sont en train de construire le vrai, avec un lancement prévu pour 2037, ce qui reste stupéfiant
Quand j’ai vu ce projet il y a quelques années dans une vidéo de Spacetime, je pensais aussi que le bruit serait trop important pour que ça marche, mais l’ambiance est maintenant à l’idée qu’ils ont peut-être réussi. Désormais, quand des physiciens disent que quelque chose est possible, même si cela paraît totalement impossible, j’ai tendance à les écouter
La rotation des étoiles à neutrons est suffisamment régulière pour servir à l’étalonnage des horloges atomiques[0], mais certaines ont présenté des glitches inattendus, et ces glitches étaient cohérents entre eux. Il s’est avéré que ce n’étaient pas des glitches, mais une onde gravitationnelle géante qui déformait l’espace-temps
[0] https://gizmodo.com/scientists-use-spinning-neutron-stars-to...
Les gros financements et les grands chantiers sont aujourd’hui surtout concentrés aux États-Unis, mais le centre de l’empire change au fil des longues périodes, et les idées viennent du monde entier
https://www.uwa.edu.au/Profile/David-Blair
Là, on passe encore à un tout autre niveau
[1] https://einstein.stanford.edu/TECH/technology1.html
Je me demande à quoi cela ressemblerait si de telles ondes nous traversaient. Est-ce que, comme avec le son, les particules seraient comprimées et dilatées, et que les molécules se réorganiseraient temporairement dans une direction « vers le bas », très légèrement décalée du centre de masse de la Terre ?
Je me demande aussi si on peut considérer ces ondes comme des sinusoïdes très douces. À l’inverse, des ondes gravitationnelles carrées de grande amplitude seraient-elles possibles ? Que se passerait-il pour les objets traversés par une telle onde ?
Quand l’onde passe et va d’une crête à un creux, l’effet s’inverse : l’axe x s’étire et l’axe y se comprime. Ici, étirement et compression signifient des accélérations instantanées positives et négatives qui s’ajoutent à l’accélération du champ gravitationnel de fond, bien plus important, produit par la Terre.
Visualisation ici : https://www.researchgate.net/publication/313828462/figure/fi...
De même qu’un enfant peut augmenter l’amplitude sinusoïdale d’une balançoire en bougeant les jambes à sa fréquence de résonance, même une onde gravitationnelle très faible peut amplifier un oscillateur annulaire si elle correspond à sa fréquence de résonance.
Une onde gravitationnelle carrée parfaite est impossible, tout comme pour les ondes électromagnétiques, car cela exigerait une énergie infinie aux arêtes. En principe, on pourrait s’en approcher, mais l’espace-temps est extrêmement rigide, et les sources réelles connues semblent produire des ondes très lisses. Même les événements les plus violents sont des fusions de trous noirs existants, et proviennent presque toujours d’un rapprochement en spirale fluide plutôt que d’une collision brutale et anguleuse.
Le signal en « chirp » visible dans le détecteur LIGO ressemble à ceci : https://www.youtube.com/watch?v=TWqhUANNFXw
L’effet d’une onde carrée serait, comme on peut s’y attendre, un coup sec unique, comme en électromagnétisme, plutôt qu’une montée progressive d’un oscillateur.
Dans LIGO, cela fait qu’un bras de l’interféromètre s’allonge pendant que l’autre raccourcit, puis l’effet s’inverse de façon répétée pendant le passage de l’onde. Le terme technique pour ce mouvement est le mouvement « Differential Arm », c’est-à-dire un déplacement différentiel où les bras changent de longueur simultanément en sens opposés.
Quand la longueur des bras change, la distance parcourue par chaque faisceau laser change aussi. Le faisceau du bras le plus court revient au séparateur de faisceau avant celui du bras le plus long, et pendant le passage de l’onde, chaque bras alterne entre bras le plus court et bras le plus long. Quand ils sont recombinés au séparateur, les ondes lumineuses ne coïncident plus proprement, leur phase se décale, et pendant le passage de l’onde elles oscillent entre alignement et désalignement.
https://www.ligo.caltech.edu/page/what-is-interferometer
https://en.wikipedia.org/wiki/LIGO
Si vous voulez une vue d’ensemble plus simple, vous pouvez lire cet article :
In a major discovery, scientists say space-time churns like a choppy sea
https://www.washingtonpost.com/science/2023/06/28/gravitatio...
Archive : https://archive.is/AmRvg
[0] https://news.ycombinator.com/item?id=36514521
Demande d’expliquer ça comme à un enfant de cinq ans. J’ai appris que tous les objets tombent à la même vitesse à cause de la constante gravitationnelle.
S’il existe de telles ondes, est-ce que cela veut dire que les objets tombent à des vitesses très légèrement différentes les uns des autres ? Comme si, selon l’amplitude de l’onde, une traction apparaissait dans la direction opposée et que la constante se décalait un peu ?
Et c’est un peu hors sujet mais lié : si tous les objets ont une gravité liée à leur masse, alors un gros objet, en plus d’être attiré par la Terre, attire aussi la Terre vers lui ; tomberait-il donc très légèrement plus vite qu’un petit objet ?
En outre, dire que les objets tombent à la même vitesse dans le vide est une idée fausse courante. On invoque souvent soit la logique selon laquelle la masse de l’objet se simplifie des deux côtés de l’équation, soit l’argument que si l’on coupe un objet en deux, les moitiés ne tombent pas plus lentement.
Pour répondre : si tous les objets ont la même taille, la même distance à l’objet de référence (généralement la Terre) et la même masse, et qu’ils partent tous du repos sans vitesse relative, alors un objet lourd et un objet léger subissent la même accélération. Mais l’objet lourd entre en collision en premier. Peut-on appeler cela « tomber plus vite » ?
Comme l’a gentiment indiqué le commentaire ci-dessous, dans les modèles actuels, la réponse à cette question semble être « non » : https://www.youtube.com/watch?v=QMFLcmsjOBg
Ce n’est pas mon domaine, mais n’existe-t-il pas des théories selon lesquelles on pourrait obtenir un déplacement supraluminique non pas en poussant un vaisseau spatial à travers l’espace, mais en courbant l’espace-temps autour de lui ?
Je tiens à souligner qu’il s’agit d’une pure spéculation, mais est-il possible que de telles ondes gravitationnelles soient les « rides » laissées derrière un déplacement supraluminique, comme un bateau qui laisse des remous sur l’eau ?
La vidéo explique que les modèles supraluminiques basés sur la courbure de l’espace-temps ne produiraient pas ce type de rides. En revanche, si un vaisseau vraiment énorme accélérait très vite, ces rides pourraient être détectables.
Ces ondes sont des milliers de fois plus fortes et plus longues que celles découvertes en 2015, et leur longueur d’onde peut atteindre des dizaines d’années-lumière. À l’inverse, les rides détectées depuis 2015 par interférométrie ont des longueurs de l’ordre de quelques dizaines à quelques centaines de km.
On semble donc avoir une assez bonne idée de leur provenance. En reprenant l’analogie du bateau, c’est comme si l’on pouvait observer une immense houle naturelle en mer, mais pas remarquer le sillage d’un bateau traversant l’océan.
Dans la relativité générale, il existe des solutions valides où un objet se trouve dans une poche d’espace-temps, tandis que l’espace-temps alentour est courbé, de sorte qu’en gros ce n’est pas l’objet qui se déplace, mais l’espace.
Mais créer une telle configuration de l’espace-temps demanderait des conditions impossibles, inconnues, ou quelque chose comme toute l’énergie de l’univers.
De plus, il n’existe pas non plus de solution valide connue permettant de passer d’un espace normal à cette configuration spéciale de l’espace-temps. Donc, si cela devait exister, il faudrait que cela ait toujours existé ainsi.
En conclusion, je suis assez convaincu que ce n’est pas réellement possible, mais si cela l’était, on saurait où regarder et quels problèmes résoudre. Il arrive de temps à autre qu’un article retire quelques éléments de cette liste d’impossibilités.
C’est plutôt du genre « peu probable, mais peut-être un jour, qui sait ».
https://futurama.fandom.com/wiki/Dark_Matter_Engine
https://www.youtube.com/watch?v=1RtMMupdOC4
Je pense avoir compris l’essentiel de cette étude. Les pulsars émettent des ondes radio à une fréquence régulière ; ainsi, en surveillant les ondes radio reçues depuis des pulsars répartis sur la sphère autour de nous, on peut mesurer des anomalies de fréquence corrélées et en déduire qu’elles sont dues à d’immenses ondes gravitationnelles ayant en quelque sorte modifié la forme du milieu de transmission.
Mais cela ne mesure pas les ondes gravitationnelles elles-mêmes ; cela mesure le changement de trajectoire des signaux radio qui « surfent » sur ces ondes. Pour reprendre l’analogie marine, ce serait comme avoir autour de nous, dans toutes les directions, des tourelles qui tirent des fléchettes à intervalles réguliers, puis mesurer le temps qu’elles mettent à nous atteindre afin de déduire la taille des vagues sur leur trajectoire. On ne voit pas les vagues elles-mêmes, seulement les fléchettes.
Du coup, je me demande comment on distingue une seule très grande onde d’un grand nombre de petites ondes qui, combinées, produisent le même effet. Autrement dit, on peut savoir qu’une certaine forme d’onde a modifié le vecteur vitesse du signal radio, mais s’il existe plusieurs configurations d’ondes pouvant produire le même changement de signal, comment choisit-on la bonne ?
Elles recherchent alors une signature caractéristique appelée la courbe de Hellings–Downs, qui prédit comment varie la corrélation entre paires de pulsars en fonction de leur séparation angulaire dans le ciel lorsque des ondes gravitationnelles arrivent de toutes les directions.
Je ne sais pas si cela répond exactement à la question, mais je le comprends comme une méthode consistant à simuler les résultats de tous les effets possibles, puis à voir lesquels sont corrélés aux données. Donc, s’il existe plusieurs causes produisant exactement le même effet, il serait sans doute difficile de les distinguer.
L’article de Quanta Magazine vaut aussi le détour : https://www.quantamagazine.org/an-enormous-gravity-hum-moves...
Excellente explication pour les non-spécialistes :
https://www.reddit.com/r/space/comments/14lpjnx/scientists_h...
Apparemment, ces ondes gravitationnelles « monstres » ont été « captées » en calculant les différences de timing des pulsars. L’article ne donnait pas autant d’informations que je l’espérais, mais est-ce que certaines de ces ondes ont aussi été détectées ou confirmées par LIGO ?
https://arstechnica.com/science/2023/06/nanograv-picks-up-si...
C’est peut-être une question idiote, mais en théorie, pourrait-on surfer sur une onde gravitationnelle ? Évidemment pas sur Terre, mais près d’un système de trous noirs binaires, par exemple, j’ai l’impression que ce serait peut-être possible. Avec le modèle imagé de la feuille de caoutchouc où la gravité courbe l’espace-temps, on dirait que le surf serait envisageable
Une explication plus détaillée se trouve ici : https://worldbuilding.stackexchange.com/questions/36113/woul...