-
-
- Mise à jour le 28 Juillet 2009
- SÉMINAIRE SUR L’UNIVERS
INVISIBLE
- Organisé par l’Observatoire
de Paris (LUTH)
- «LES ONDES
GRAVITATIONNELLES ET LES TROUS NOIRS ,
VOIR L'INVISIBLE»
- Le 8 Juillet 2009
à L'UNESCO.
-
- Remarque : Cette conférence fait partie
d’un ensemble de conférences données à l’occasion de ce séminaire,
dont on peut consulter le compte
rendu sur ce site.
- Photos : JPM. pour l'ambiance. Voir les crédits
des autres photos éventuelles.
- Je ne propose que des comptes rendus succincts
de ces conférences, le site Univers
2009, dédié aux manifestations de
l'Univers Invisible devrait mettre en ligne bientôt le texte de toutes les
conférences.
- NOTA : j'ai fait de nombreuses photos en haute
résolution que je ne peux pas mettre sur le site question volume, ceux qui
seraient intéressés par certaines photos en plus haute définition que
celles qui suivent n'ont qu'à
me contacter, je les envoie par e-mail.
-
- La présentation d'Éric Gourgoulhon est
disponible sur le Net.
-
-
- Éric Gourgoulhon commence à nous parler des
trous noirs et de leurs origines, par John
Michell et Laplace, quand ces deux scientifiques ont commencé à s'intéresser
à la vitesse de libération dans un système à deux corps.
-
- Il existait une vitesse (celle de la lumière)
où rien ne pouvait s'échapper, c'était la première notion de trou noir.
(corps obscur).
-
- Les trous noirs à cause de leur lien avec la
vitesse de la lumière, ne peuvent se traiter qu'en relativité générale.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- LE
TROU NOIR EN RELATIVITÉ GÉNÉRALE.
-
-
-
- Voir la diapo ci-contre sur ce diagramme
d'espace-temps.
-
- En noir on a repéré la frontière entre le TN
et le reste de l'Univers : c'est l'Horizon
des évènements (event horizon en anglais).
-
- Ce diagramme montre l'évolution (courbes
vertes : les photons de l'étoile) de l'effondrement gravitationnel d'une étoile
(le jaune représente l'étoile) en trou noir.
-
-
-
-
-
-
-
-
- Le trou noir est une région de l'espace où la
courbure de l'espace-temps diverge: c'est la singularité.
-
- L'horizon
des évènements est une structure globale de l'espace-temps, il a la
particularité que l'on ne peut pas déceler l'instant où on le franchit!!
-
- Un observateur situé à distance verrait
l'approche de l'Horizon par un décalage vers le rouge infini; ou par une
dilatation du temps infinie.
-
- Un TN en équilibre est nécessairement un
TN de Kerr. Il est en rotation et est décrit seulement pas trois paramètres
:
- ·
Sa masse M
- ·
Sa charge Q
- ·
Son moment cinétique J
-
- Q= 0 serait la solution de Kerr et Q= 0 et J =
0 la solution de Schwarzschild (ne tourne pas).
-
- On dit que le TN n'a pas de cheveux pour
signifier qu'il ne possède pas d'aspérités!
-
-
- La matière qui tombe dans un TN effectue en
fait la conversion d'une énergie potentielle gravitationnelle en énergie
cinétique en émettant du rayonnement sous forme de jets.
-
- Par exemple; le jet émis par la
galaxie géante M87 au cœur de l'amas de la vierge, il est dû à un TN
central de 3 milliards de masses solaires.
-
-
- Voici
le célèbre film des étoiles situées
près du centre de notre galaxie, prouvant que celles-ci tournent autour
d'un trou noir géant appelé Sgr A*, il fait 3,6 millions de masses
solaires.
-
- Il faut bien comprendre que ce n'est pas une
animation, c'est le mouvement réel des étoiles du centre de notre galaxie
relevé sur 15 ans. Bien que l'on ne voit pas le TN, on remarque les étoiles
tournent autour de quelque chose de massif; c'est lui!!
-
-
-
- Il existe de nombreux systèmes binaires
X dans notre Galaxie qui sont le siège de trous noirs, au moins une
vingtaine, dont on trouve la liste sur la diapo ci-contre.
-
- Ce sont des trous noirs de type stellaire.
-
-
-
- On peut aussi observer les trous noirs grâce
aux ondes gravitationnelles.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- LES
ONDES GRAVITATIONNELLES.
-
- Les ondes gravitationnelles (OG) sont des
perturbations dans la courbure de l'espace-temps (ET).
- Elles traduisent la dynamique de l'ET 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.
-
- 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.
-
-
-
-
- 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!!!!!
-
-
Certains
se posent la question de l'existence même des OG; et bien elles existent
vraiment; cela a même valu un prix Nobel en 1993 aux scientifiques R
Hulse et J Taylor.
-
- Ils ont détecté l'émission d 'OG du système
binaire d'étoiles à neutrons PSR
B1913+16 il y avait
modulation de l'émission sur
7 heures et 45 minutes, prouvant ainsi que
c'est bien un système double.
-
- C'est cette variation qui est représentée sur
la courbe située à gauche.
-
- S'ils émettent des ondes gravitationnelles
ils devraient perdre de l'énergie, ce qui a été confirmé expérimentalement;
la diminution de la période orbitale sur 20 ans est très notable (perte de
3mm par orbite de 7h45!).
-
-
-
-
-
- LA
DÉTECTION DES OG.
-
-
- Avec la mise en route du système VIRGO
(franco-italien) et de son pendant américain
LIGO, l'astronomie est entrée dans une nouvelle phase, celle des ondes
gravitationnelles.
-
-
-
- On peut voir l'interféromètre
de VIRGO sur ce schéma.
-
- Il est intéressant de consulter la courbe de
sensibilité de VIRGO, que l'on voit ici à gauche.
-
- La courbe noire (inférieure) est ce qui était
prévu au départ, en bleu les relevés de Oct 2007 et en rouge les derniers
datant de Mai 2008, nettement améliorés.
-
- (Les pics correspondent à des résonances dues
à la suspension des miroirs).
-
-
-
-
-
-
-
- Évidemment le projet le plus fou est LISA,
qui devrait être mis dans l'espace et avoir des bras de mesure de 5
millions de km de long! Le démonstrateur technique (LISA
Pathfinder) devrait être lancé en 2011 et la mission elle-même vers
2020.
- Taux de détection d'OG espéré pour LISA : 1
à 10 par an.
-
-
- L'OSCILLATION
DES TROUS NOIRS.
-
- Les TN et les OG sont tous deux des distorsions
de l'Espace-Temps.
- ·
Les TN : distorsions extrêmes
- ·
Les OG : distorsions minimes
-
- TN et OG sont tous deux des solutions du vide
(le tenseur d'énergie est zéro dans ce cas) des équations
de la RG d'Einstein.
-
-
- Si de la matière tombe dans un trou noir, il y
a émission d'OG.
-
- Ces émissions vont dépendre de la masse du TN.
-
- Pour un TN de 10 masses solaires (Ms) : les fréquences
sont de l'ordre de 1200Hz , c'est à dire dans le domaine de VIRGO.
-
- Mais pour des TN de 1 million de Ms : les fréquences
sont de l'ordre de 12mHz, dans le domaine de LISA.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- Coalescence
d'un système binaire de trous noirs.
-
- La fusion
d'un système binaire de trous noirs, présente un intérêt
astrophysique; il y a émission d'OG qui entraîne une perte d’énergie de
rotation du système : les corps se rapprochent.
- Le signal est dans la bande de fréquence détectable
par des ensembles comme VIRGO ou LIGO.
-
- On pourrait même tester la Relativité et même
mesurer la constante de Hubble.
-
-
- Exemple de trou noir binaire : NGC
6240 ou la galaxie
radio 0402+379
-
-
- Éric Gourgoulhon termine sa présentation en
nous passant un film sur la coalescence d'un système binaire de TN dont je
ne trouve pas les références sur le Net.
- J'ai trouvé quelque
chose d'équivalent qui correspond aussi à la coalescence de deux TN,
animée par les scientifiques de Princeton.
-
-
- Les nouveaux ensembles de détection des ondes
gravitationnelles devraient nous faire entrer bientôt dans l'ère de l'astronomie gravitationnelle.
-
-
-
-
- POUR ALLER PLUS LOIN.
-
- La
gravitation relativiste: des trous noirs aux ondes gravitationnelles
par Éric Gourgoulhon, présentation pdf.
-
- Sonder
les trous noirs avec les ondes gravitationnelles
CR de la conférence d' Éric Gourgoulhon au séminaire Einstein
-
- Luc
Blanchet : CR conférence SAF sur les
Ondes Gravitationnelles du 17 Janv 2009.
-
- Le
destin de l'Univers : CR de la conférence
de JP Luminet à la SAF le 7 Février 2007
-
- Les
ondes gravitationnelles par A Brillet
OCA le 13 Septembre 2005 à l'IAP
-
- A
l'intérieur d'un trou noir par N
Rumiano.
-
- La
saga des trous noirs par J Perez séminaire
Univers invisible.
-
- Le
mystère des trous noirs par les
astrofiles, simple à lire.
-
- Einstein
on-line par nos amis du MPI à
Garching, voir la
page des OG.
-
- Searching
for gravitational waves par Nelson
Christensen, for the LIGO Scientific Collaboration
-
- Le
projet LISA.
-
- What
are Gravity Waves? : une présentation
en PPT de 10,4MB (nécessite le haut débit pour télecharger) par J Jacob
de l'University of Western Australia : formidablement bien fait et
didactique à voir en premier pour comprendre
-
- Gravity
Waves par l'Université de Glasgow
format PPT 2,3MB Bien
-
- Ripples
in space time : bien
fait et clair.
-
-
-
-
-
-
-
- Bon ciel à tous!
-
-
- Jean Pierre Martin
membre de la Commission de Cosmologie de la SAF.
- Abonnez-vous
gratuitement aux astronews du site en envoyant votre nom et votre
e-mail.
-
- www.planetastronomy.com
-
-
-
-
