LES ASTRONEWS de planetastronomy.com:

Mise à jour : 11 Février 2016    SPÉCIAL COSMOLOGIE

        

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Prochaine conférence SAF : Mercure, une planète énigmatique le 9 Mars à 19H00  réservation sur le site

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Sommaire de ce numéro

Les quasars : CR de la conf IAP par P. Noterdaeme du 2 Février 2016. (11/02/2016)

Les tests de la Relativité Générale : CR de la conf SAF (cosmologie) par G Esposito-Farese du 18 Janv 2016. (11/02/2016)

Les lentilles gravitationnelles : CR de la conf SAF par D Valls-Gabaud du 13 Janv 2016. (11/02/2016)

Mathématiques et Physique : CR de la conf IAP d’Etienne Klein du 5 Janv 2016. (11/02/2016)

Le point sur Rosetta : CR de la conf SAF (Planétologie) de N Biver du 19 Déc 2015. (11/02/2016)

 

   DÉCOUVERTE ONDES GRAVITATIONNELLES :

Il y a du Nobel dans l’air : Les ondes gravitationnelles sont mises en évidence. (11/02/2016)

LISA Pathfinder :.Elle est arrivée à poste. (11/02/2016)

Et si…. : Les constantes fondamentales ne l’étaient pas ? (11/02/2016)

L’Univers en une image : Oui mais logarithmique ! (11/02/2016)

 

 

IL Y A DU NOBEL DANS L’AIR : LES ONDES GRAVITATIONNELLES SONT MISES EN ÉVIDENCE. (11/02/2016)

 

 

Après une fausse alerte venant du Pôle Sud, en 2014 avec l’expérience BICEP-2 qui n’avait pas été confirmée par Planck, on sentait bien que ça allait bientôt réellement arriver.

Des rumeurs courent les milieux scientifiques depuis plusieurs mois, elles ont fait le tour de la planète relativité, et ce qui devait arriver arriva.

 

Une date historique. Il y a du Nobel dans l’air !

 

Comme l’était le 4 Juillet 2012 avec l’annonce de la découverte du boson de Higgs, et bien voilà  encore une date qui va marquer la physique, c’était le 11 Février 2016 à 10H30 heure de Washington au National Press Club de cette ville mais retransmis au même moment au MIT, Caltech et LIGO et sur Internet : les Ondes Gravitationnelles (OG) ont été mises enfin en évidence.

On savait bien sûr qu’elles existaient, mais on n’avait jamais pu prouver leur manifestation physique.

 

La conférence de presse a commencé par l’introduction de David Reitze directeur du LIGO avec les paroles suivantes :

“We have detected gravitational waves. We did it,” on peut voir ces paroles qui vont devenir célèbres sur cette courte vidéo

La détection de ces OG correspond à la collision de deux trous noirs.

 

L’anonce faite par D Reitze au monde entier (Internet)

Avant de passer la parole à K Thorne célèbre cosmologiste.

 

 

Pour de telles détection ultra performantes,  les USA ont construit l’énorme machine LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) dans l’état de Washington et les européens VIRGO (ce n’est pas un acronyme, le nom est tiré de l’amas de la Vierge) à Pise en Italie.

 

Ces deux ensembles ont fonctionné de 2006 à 2011 sans rien détecter. Une amélioration du système a été décidée et des travaux importants effectués. LIGO est entré de nouveau en service en Septembre 2015 et VIRGO fin 2016.

Cette saine émulation a profité à nos amis américains, mais je ne doute pas que VIRGO suive dans quelques temps avec des résultats similaires.

La nouvelle avait été publiée il y a quelques jours dans Science Magazine brûlant la politesse à Nature !

 

 

Que sont les OG ?

Les ondes gravitationnelles (OG) sont des perturbations dans la courbure de l'espace-temps (ET).

Elles traduisent la dynamique de l'espace-temps et sont dues à l'accélération de la matière, elles se propagent à la vitesse de la lumière.

Il y a une différence avec les ondes électromagnétiques qui sont des perturbations du champ électromagnétique qui se propagent DANS l'espace temps, alors que les OG sont des ondes DE l'espace temps lui-même.

Ce sont un peu comme les vagues à la surface d’un étang.

Elles interagissent très peu avec la matière et de ce fait peuvent nous parvenir de régions très denses et très lointaines de l'Univers. Du fait de la faible interaction elles sont difficiles à détecter.

Elles sont produites suite à l’action d’évènements très violents comme des trous noirs, des étoiles à neutrons etc..

 

Voir cette animation.

 

Effets dus au passage d'une OG :

Il se produit des variations de longueur dues au passage de cette OG; mais elles sont infiniment petites :

L'amplitude de cette OG est de 10-21!!!!! Il y a à la fois contraction et élongation comme on le voit sur cette animation tirée de Einstein on-line.

Ces vibrations de l’espace temps ont été prédites par la Relativité Générale d’Einstein, il y a 100 ans.

 

Qu’a-t-on mis en évidence ?

 

Deux trous noirs (29 et 36 masses solaires) sont entrés en collision et ont émis à cette occasion des OG dans l’espace, qui ont été détectés par LIGO. Le résultat un monstre de 29+36 = 62 masses solaires, mais quoi !, mon addition est fausse, mais ouic’est bien sûr, la différence de masse est passée dans l’énergie des ondes gravitationnelles.

 

 

C’est la première fois que l’on « assiste »par ondes interposées, à la fusion de deux trous noirs.

 

Photo : LIGO à Hanford (Wa) Caltech

 

 

 

Les deux détecteurs de LIGO étaient situés, l’un à Hanford dans l’état de Washington et son jumeau à Livingston en Louisiane. C’est là que les ondes gravitationnelles provoquées par le rapprochement de ces deux trous noirs ont été détectées.

LIGO, cet observatoire long de 4km, est capable de détecter de très faibles variations de longueur, aussi faible …qu’un centième de la taille d’un proton !!!

 

Donc, qu’a-t-on détecté ?

 

LIGO a détecté un signal dû à la coalescence de ces deux trous noirs, aboutissant à la fusion de ceux-ci.

Les TN tournant l’un autour de l’autre, leurs orbites se rétrécissent et le mouvement s’accélère ; en émettant des ondes gravitationnelles de fréquence de plus en plus hautes. C’est la spirale infernale jusqu’à la fusion des deux TN.

Le signal détecté a duré 5 secondes et sa puissance correspond à l’énergie de 3 masses solaires.

 

On a recueilli le graphe des fréquences des OG ci-dessous correspondant au phénomène.

Il se termine lorsque les deux TN fusionnent.

 

Voilà le genre de signal que l’on a détecté. (tiré de la présentation d’EG)

 

 

 

 

Ce qui se passe en simulation lors de la coalescence de deux trous noirs, à voir absolument, très bien fait.

 

Vidéo

 

 

https://youtu.be/p647WrQd684

 

 

 

 

 

 

Comment les détecter ?

 

Les sites US et européen sont en fait de longs tunnels construits à angle droit dans lesquels sont disposés des interféromètres.

Un rayon laser est envoyé dans les deux branches en même temps et est réfléchi (jeu de miroirs) un grand nombre de fois avant d’être reconstitué. Si une onde a traverse l’espace pendant ces allers-retours, il y aura une (très très faible) différence de longueur, et cela donnera lieu à des interférences. Sinon, rien ne se passe. Les ondes gravitationnelles provenant de cette rencontre de trous noirs aux fins fonds de l’espace (quelques milliards d’années lumière) ont été détectées à LIGO en ce début 2016. Un évènement dont on ne saisit peut être pas encore la portée.

Illustr : Caltech

 

LIGO et VIRGO sont les détecteurs d’OG construits depuis plus de 10 ans et qui jusqu’à présent n’avaient rien détecté.

Ces deux organismes travaillent en commun sur ces expériences.

Une autre belle photo de LIGO.

 

 

Pourquoi est-ce si important de confirmer l’existence d’OG ?

1)    Cela confirmerait la prédiction d’Einstein, la seule qui ne l’avait pas encore été. C’est lui qui imagine cette propagation au travers du tissu même de l’espace-temps

2)   Les OG devraient nous ouvrir une fenêtre d’une nouvelle astronomie de l’Univers, car l’Univers est pour ainsi dire transparent pour elles. On pourrait même imaginer voir la formation des trous noirs et comprendre l’infiniment grand

3)   Cela prouverait aussi que l’on n’a pas dépensé (LIGO et VIRGO) quelques milliards de dollars pour rien! Nombreux étaient les organismes officiels qui voulaient fermer ces lieux de recherche trop chers !

 

 

 

Les ondes gravitationnelles expliquées simplement en animation vidéo (en anglais et en français)

 

Vidéo

 

 

https://youtu.be/4GbWfNHtHRg

 

 

 

 

 

 

Une simulation de la coalescence de deux trous noirs en vidéo.

 

De nombreuses simulations de rencontres de trous noirs donnant lieu à des OG existent sur le Net, en voici une et aussi une autre.

 

 

Gravitational Waves by Thibault Damour  vidéo de sa conférence en anglais de 2013 à l’ETH Zurich

 

Th Damour, grand spécialiste de ondes gravitationnelles donnera deux conférences à ce sujet à l’IHES les 18 et 25 Février

Gageons que la salle sera pleine !!!

 

 

POUR ALLER PLUS LOIN :

 

 

Voir la conférence d’Éric Gourgoulhon présentée à la Société Astronomique de France le 10 Fevrier 2016 sur les TN et OG

 

Les ondes gravitationnelles détectées un siècle après avoir été prédites, article du Monde.

 

Gravitational Waves Detected 100 Years After Einstein’s Prediction annonce du Caltech.

 

Le communiqué de presse du CNRS

 

Gravitational waves, Einstein’s ripples in spacetime, spotted for first time de Science mag  à voir et lire

 

Les trous noirs et l’espace-temps relativiste présentation pdf d’Éric Gourgoulhon, à voir pour comprendre ce que l’on a détecté.

 

Luc Blanchet : CR conférence SAF sur les Ondes Gravitationnelles du 17 Janv 2009

 

 

Gravitational Wave Detectors: How They Work par Universe Today     intéressant

 

Sources of gravitational waves: the most violent events in the universe par Universe Today.

 

Article du Point sur le sujet.

 

L'onde gravitationnelle prédite par Einstein détectée pour la 1ère fois, article de Sciences et Avenir.

 

Les ondes gravitationnelles enfin observées ? article de Libération.

 

Cours assez simple sur les trous noirs et OG par l’Université de Cardiff.

 

Un APOD sur LIGO.

 

Einstein on-line sur les étoiles à neutrons.

 

 

 

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LISA PATHFINDER : ELLE EST ARRIVÉE À POSTE. (11/02/2016)

 

Le démonstrateur technologique Lisa-Pathfinder (éclaireur, ce qui veut bien dire cela) qui avait décollé de Kourou à bord de la petite fusée Vega le 3 Décembre 2015, a été placé sur une orbite basse très allongée avant d’être propulsée vers sa position de travail : le point L1 entre la Terre et le Soleil.

Cela s’est passé le 20 Janvier 2016, le 22 le module de propulsion est largué.

 

LISA Pathfinder devrait à partir de maintenant circuler sur une orbite en forme de huit (Lissajous) de quelques centaines de milliers de km autour de L1.

 

Dessin : orbites pour atteindre L1 (ESA)

 

 

 

Il va pouvoir enfin tester ce pour quoi il a été conçu : la détection d’ondes gravitationnelles.

 

Consulter cet astronews précédent pour la description de la mission, je la reprends en partie :

 

Le démonstrateur LISA Pathfinder embarque l’Ensemble technologique LISA (LTP), un ensemble de tests d’environ 150 kg qui contient un interféromètre laser capable de mesurer les variations de distances entre deux masses étalons en or-platine de haute précision, pesant chacune 1,96 kg.

Une fois placées en orbite autour de L1, le premier point Lagrange du système Soleil-Terre, à 1,5 million de kilomètres de la Terre (celui vers le Soleil), les deux masses étalons seront libérées par un mécanisme de déverrouillage puis maintenues en position grâce à un faible champ électrostatique qui peut être contrôlé avec une grande précision.

 

Cette opération a commencé et devrait se terminer dans quelques jours.

 

Le laser a aussi été testé, donc tout est presque en place.

 

Une fois le mode scientifique de la mission enclenché, le champ électrostatique entourant l’une des deux masses étalons est désactivé. Le satellite obéit dès lors à un système de contrôle d’attitude et de compensation de traînées, afin de suivre précisément la masse étalon.

 

L’interféromètre laser et les capteurs électrostatiques enregistreront le déplacement des masses étalons dans le satellite, afin d’éviter que leur position ne soit perturbée. L’interféromètre peut mesurer la position relative et l’orientation des deux masses étalons, séparées d’environ 40 centimètres, avec une précision inférieure à 0,01 nanomètre, soit moins d’un millionième de l’épaisseur d’un cheveu humain.

 

 

 

 

POUR ALLER PLUS LOIN :

 

Lisa Pathfinder arrive à destination par le site Earth to Space.

 

LISA Pathfinder arrives at its worksite par Phys.org

 

Ondes gravitationnelles : Einstein avait-il raison ? chez Arte.

 

 

LISA Pathfinder au CNES.

 

LISA Pathfinder à l’ESA.

 

LISA Pathfinder operations à l’ESA.

 

LISA cherche des ondes de gravité dans un ancien astronews.

 

LISA Pathfinder chez Earth Observation Ressources.

 

LISA (en fait eLISA, la mission complete) chez nos amis de l’APC.

 

 

 

 

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ET SI….. : LES CONSTANTES FONDAMENTALES NE L’ÉTAIENT PAS ! (11/02/2016)

 

La vie est belle, le Soleil brille, les fleurs commencent à s’ouvrir, et si tout cela ne tenait qu’à un fil ?

 

On peut se demander si les constantes qui gouvernent notre vie et notre Univers, sont dues au hasard ou bien si elles ont été particulièrement réglées (fine tuned en anglais) pour nous.

En effet juste une légère variation d’une de leur valeur et tout cela pourrait ne plus exister ou même ne pas avoir existé.

 

Examinons le rôle de quelques unes de ces constantes (non exhaustif).

 

·         Le taux d’expansion de l’Univers. On sait depuis Hubble que l’Univers est en expansion et depuis plus de 10 ans que cette expansion est accélérée à cause d’une « force obscure » appelée énergie noire. Cette énergie noire serait la résultante de ce que l’on a appelé la constante cosmologique (ou lambda, introduite par Einstein pour rendre ses équations acceptables à ses yeux). Or, il se trouve que la plupart des calculs semblent indiquer que cette constante devrait être de 120 ordres de grandeur plus grande qu’elle ne l’est ! Mais heureusement pour nous, qu’elle soit si minuscule ; car si elle était beaucoup plus grande l’espace se serait étendu beaucoup plus rapidement et probablement les galaxies et les étoiles n’auraient pas eu le temps de se former. Par contre, plus petite, l’Univers se serait effondré depuis longtemps. En fait lambda est à la bonne valeur et si elle variait de seulement de 10-53, ce serait fini.

·         Les protons ont gagné la guerre contre les neutrons : le neutron est très légèrement (0,14%) plus lourd que le proton, cela va lui être fatal, heureusement pour nous. En effet cet excès de poids va faire que c’est lui qui va se désintégrer en un proton, un électron et un neutrino (ce qui sera bien utile pour former des éléments lourds lors d’explosions de SN). Le proton est ultra stable, toutes les expériences menées pour observer sa désintégration ont échoué. Sa durée de vie est au moins égale à celle de l’Univers. Heureusement car si un proton se désintégrait en neutron, l’Univers ne serait pas capable de fabriquer des atomes

·         La fusion des étoiles : au début de l’Univers, celui-ci ne contenait que de l’Hydrogène et de l’Hélium. C’est lors de la formation d’étoiles à partir de ces éléments, que la fusion nucléaire en leur sein permit de fabriquer des éléments plus lourds qui nous composent. Cela s’est produit progressivement, étape par étape, les éléments créés étant sensibles à la force nucléaire forte et à la force électromagnétique. La première devant vaincre la répulsion coulombienne due à la seconde, afin que des protons puissent s’assembler entre eux malgré leur charge identique. Il suffirait d’une variation de quelques % d’une de ces deux forces pour que ce ne fût pas le cas, et que certains éléments comme le Carbone essentiel à la vie ne fût pas créé.

·         La force de gravité, par l’intermédiaire de la constante G, si celle-ci était un petit peu plus grande, toutes les étoiles s’effondreraient en naines rouges (faible masse et température « basse ») ; elles sont trop froides pour engendrer des planètes du style terrestres pouvant porter la vie. Par contre si G avait une valeur plus faible, toutes les étoiles enfleraient et deviendraient des géantes bleus (fortes masses et chaudes), elles bruleraient trop rapidement leur Hydrogène et ne permettraient certainement pas à une vie quelconque de se développer. On a calculé qu’une variation, même de 10-40 dans la valeur de G, auraient eu des conséquences funestes sur les étoiles du type soleil.

·         Etc.. on pourrait trouver encore d’autres exemples

 

Ceci nous amène à penser que notre Univers serait « spécialement » « fait » pour l’Homme.

 

Les cosmologistes abordent ce problème de ce principe appelé principe anthropique, comme étant pourvu d’un biais originel :

S’il n’en était pas ainsi (avec les constantes parfaites qui bâtissent notre Univers), on ne serait évidemment pas là pour le constater.

 

Une autre possibilité nous fait nous tourner vers l’hypothèse « Multivers », notre Univers ne serait qu’un parmi tant d’autres et aurait la chance d’abriter la vie.

 

 

Quelque que soit la raison, on peut remercier nos constants, on devrait leur dédier un jour tous les ans pour les fêter !

 

(Inspiré librement d’un texte du Scientific American : “5 Reasons to Thank Your Lucky Constants This Thanksgiving” par Shannon Hall  du 25 Nov 2015)

 

 

On pourra aussi consulter ce site sur le dossier des constants fondamentales.

 

Les constantes capricieuses de la physique par Luxorion de Th Lombry.

 

 

 

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L’UNIVERS EN UNE IMAGE : OUI MAIS LOGARITHMIQUE ! (11/02/2016)

 

 

 

Un artiste passionné d’astronomie, Pablo Carlos Budassi, a eu l’idée de représenter ce que l’on sait de notre Univers en une seule représentation circulaire et logarithmique.

 

Il faut voir l’original avec tous les détails en cliquant sur l’image, mais attention c’est lourd !

 

Le temps présent et notre système solaire se trouve au centre et à partir du centre on s’éloigne de plus en plus vers le passé.

 

On distingue progressivement le nuage de Oort, Alpha Centauri, le bras de notre Galaxie, Andromède, d’autres galaxies lointaines et enfin les feux du Big Bang.

 

 

Crédit : Pablo Carlos Budassi/Wikimedia Commons

 

 

 

 

 

 

 

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Bonne Lecture à tous.

 

 

 

C'est tout pour aujourd'hui!!

 

Bon ciel à tous!

 

JEAN PIERRE MARTIN

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