Astronomie

Redshift pour les ondes gravitationnelles ?

Redshift pour les ondes gravitationnelles ?


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Selon la relativité générale, les ondes gravitationnelles subiraient-elles le même type de décalage vers le rouge que les ondes électromagnétiques en raison de l'expansion de l'univers ?

Et existe-t-il des processus astrophysiques dont on s'attendrait à ce qu'ils aient une « signature de fréquence » caractéristique analogue à celle de la série lyman ou balmer de l'hydrogène qui permettrait une mesure du décalage vers le rouge des ondes gravitationnelles.

Je pense à des processus comme les oscillations acoustiques baryoniques, certains types de supernovae, les fusions d'étoiles à neutrons, etc.


Oui, les ondes gravitationnelles peuvent être décalées vers le rouge. La réponse à cette question explique pourquoi : https://physics.stackexchange.com/questions/137292/can-gravitational-waves-be-red-shifted La réponse à la question ci-dessus indique essentiellement que l'effet Doppler s'applique à toute onde qui se propage à la vitesse de la lumière.

En fait, mesurer le décalage vers le rouge est beaucoup plus difficile, car ni le décalage vers le rouge ni la masse de la trame de repos ne peuvent être extraits du signal. Seule la combinaison des deux peut être obtenue - M(1+z). C'est ce qu'on appelle la masse décalée vers le rouge. Déduire le décalage vers le rouge réel de la masse décalée vers le rouge est assez compliqué car ce problème est relativement nouveau et aucune solution efficace n'existe encore. Cet article décrit ici la dérivation du redshift en détail : http://arxiv.org/pdf/1312.1862v2.pdf De là, vous pouvez voir qu'il est en effet possible de dériver le redshift de la masse redshift, mais la méthode est vraiment imprécise car il a une incertitude massive de 10 à 20 %.


Ondes gravitationnelles

Ondes gravitationnelles causées par deux
étoiles à neutrons en orbite
Crédit : J Hurt/JPL-Caltech

Ondes gravitationnelles sont de minuscules ondulations dans le tissu de l'espace-temps. Ils sont causés par des événements violents et énergétiques à travers l'Univers, et ils voyagent à la vitesse de la lumière. Albert Einstein a prédit l'existence des ondes gravitationnelles en 1916, dans son théorie générale de la relativité.

Les travaux d'Einstein en mathématiques ont montré que des objets massifs en accélération, tels que les étoiles à neutrons ou les trous noirs, perturberaient l'espace-temps. De la même manière, des pierres jetées dans un étang perturbent la surface de l'eau.

Le passage des ondes gravitationnelles comprime et étire légèrement les objets d'une infime quantité. Les ondes gravitationnelles les plus fortes proviennent des supernovae, de la fusion d'étoiles à neutrons et de la collision de trous noirs.

Ondulations dans l'espace-temps causées par deux orbites
étoiles à neutrons générant des ondes gravitationnelles
Crédit : NASA/LISA

Les ondes gravitationnelles sont observées en mesurant de minuscules changements de la distance entre deux détecteurs, lors du passage de l'onde. UNE faisceau laser brille d'un détecteur à l'autre. Au fur et à mesure que l'espace-temps est comprimé, la distance entre les détecteurs diminue très légèrement. À mesure que l'espace-temps s'étire, la distance augmente très légèrement.

Le 14 septembre 2015, les collaborations LIGO et Virgo ont annoncé la première détection d'ondes gravitationnelles. Ils proviennent d'une paire de trous noirs fusionnants. Depuis cette annonce initiale, LIGO a confirmé deux autres détections d'ondes gravitationnelles. Il y a actuellement plusieurs nouveaux détecteurs d'ondes gravitationnelles en construction. LISA sera le premier détecteur d'ondes gravitationnelles basé dans l'espace.


Redshift pour les ondes gravitationnelles ? - Astronomie

Ce chapitre traite de l'ouverture de la fenêtre gravitationnelle pour observer l'Univers. Bien que la plus faible de toutes les forces connues, la gravité joue un rôle dominant dans la formation des étoiles et des galaxies, façonnant la structure à grande échelle et entraînant l'expansion de l'Univers. La gravité a jusqu'à présent joué un rôle passif dans notre compréhension. On n'observe son influence qu'indirectement en observant son effet sur la lumière des étoiles (effet Doppler, redshift cosmologique, lentille gravitationnelle, etc.). Cependant, nous sommes à une période capitale qui pourrait bientôt transformer notre image de l'Univers en ouvrant la fenêtre gravitationnelle pour l'astronomie d'observation. Les ondes gravitationnelles ont déjà joué un rôle crucial dans la compréhension de l'évolution des binaires des étoiles à neutrons [1] [2]. Cependant, nous n'avons pas observé directement les vagues elles-mêmes. Cela changera avant la fin de cette décennie, lorsque plusieurs méthodes différentes d'observation des ondes gravitationnelles atteindront des niveaux de sensibilité auxquels nous devrions enfin commencer à élucider certaines des questions les plus profondes de l'astronomie, de la cosmologie et de la physique fondamentale. Le chapitre de van den Broeck traitera de ces deux derniers sujets. Dans ce chapitre, nous aborderons ce que sont les ondes gravitationnelles (Sect. 26.2), comment elles interagissent avec la matière (Sect. 26.3), les projets en cours et futurs visant à détecter les ondes gravitationnelles cosmiques (Sect. 26.4), les ondes astronomiques attendues et spéculatives. sources, et une liste de problèmes ouverts sur lesquels l'astronomie gravitationnelle pourrait éclairer (Sect. 26.5).


"Gravitational Redshift": La théorie de la relativité d'Einstein, critique pour le GPS, vue dans les étoiles lointaines

Qu'ont en commun Albert Einstein, le système de positionnement global (GPS) et une paire d'étoiles à 200 000 milliards de kilomètres de la Terre ?

La réponse est un effet de la théorie de la relativité générale d'Einstein appelé « décalage gravitationnel vers le rouge », où la lumière est déplacée vers des couleurs plus rouges en raison de la gravité. En utilisant l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA, les astronomes ont découvert le phénomène dans deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre dans notre galaxie à environ 29 000 années-lumière (200 000 milliards de milles) de la Terre. Bien que ces étoiles soient très éloignées, les décalages gravitationnels vers le rouge ont des impacts tangibles sur la vie moderne, car les scientifiques et les ingénieurs doivent les prendre en compte pour permettre des positions précises pour le GPS.

Alors que les scientifiques ont trouvé des preuves incontestables de décalages vers le rouge gravitationnels dans notre système solaire, il a été difficile de les observer dans des objets plus éloignés dans l'espace. Les nouveaux résultats de Chandra fournissent des preuves convaincantes des effets de décalage vers le rouge gravitationnels en jeu dans un nouveau cadre cosmique.

L'intrigant système connu sous le nom de 4U 1916-053 contient deux étoiles sur une orbite remarquablement proche. L'un est le noyau d'une étoile dont les couches externes ont été arrachées, laissant une étoile beaucoup plus dense que le Soleil. L'autre est une étoile à neutrons, un objet encore plus dense créé lorsqu'une étoile massive s'effondre dans une explosion de supernova. L'étoile à neutrons (gris) est représentée dans cette impression d'artiste au centre d'un disque de gaz chaud éloigné de sa compagne (étoile blanche à gauche).

Ces deux étoiles compactes ne sont distantes que d'environ 215 000 milles, soit à peu près la distance entre la Terre et la Lune. Alors que la Lune tourne autour de notre planète une fois par mois, l'étoile compagne dense dans 4U 1916-053 tourne autour de l'étoile à neutrons et effectue une orbite complète en seulement 50 minutes.

Dans le nouveau travail sur 4U 1916-053, l'équipe a analysé les spectres de rayons X - c'est-à-dire les quantités de rayons X à différentes longueurs d'onde - de Chandra. Ils ont trouvé la signature caractéristique de l'absorption de la lumière des rayons X par le fer et le silicium dans les spectres. Dans trois observations distinctes avec Chandra, les données montrent une forte baisse de la quantité détectée de rayons X proche des longueurs d'onde où les atomes de fer ou de silicium devraient absorber les rayons X. L'un des spectres montrant l'absorption par le fer est inclus dans le graphique principal, et un graphique supplémentaire montre un spectre avec l'absorption par le silicium.

Cependant, les longueurs d'onde de ces signatures caractéristiques du fer et du silicium ont été décalées vers des longueurs d'onde plus longues ou plus rouges par rapport aux valeurs de laboratoire trouvées ici sur Terre (indiquées par la ligne pointillée). Les chercheurs ont découvert que le décalage des caractéristiques d'absorption était le même dans chacune des trois observations de Chandra, et qu'il était trop important pour être expliqué par un mouvement loin de nous. Au lieu de cela, ils ont conclu que cela était causé par un décalage vers le rouge gravitationnel.

Comment cela se connecte-t-il avec la relativité générale et le GPS ? Comme le prédit la théorie d'Einstein, les horloges soumises à la force de gravité fonctionnent à un rythme plus lent que les horloges vues d'une région éloignée connaissant une gravité plus faible. Cela signifie que les horloges sur Terre observées à partir de satellites en orbite fonctionnent à un rythme plus lent. Pour avoir la haute précision nécessaire au GPS, cet effet doit être pris en compte ou il y aura de petites différences de temps qui s'additionneraient rapidement, calculant des positions inexactes.

Tous les types de lumière, y compris les rayons X, sont également affectés par la gravité. Une analogie est celle d'une personne qui monte un escalier roulant qui descend. En faisant cela, la personne perd plus d'énergie que si l'escalier roulant était à l'arrêt ou en montée. La force de gravité a un effet similaire sur la lumière, où une perte d'énergie donne une fréquence plus basse. Étant donné que la lumière dans le vide se déplace toujours à la même vitesse, la perte d'énergie et la fréquence plus basse signifient que la lumière, y compris les signatures du fer et du silicium, se déplace vers des longueurs d'onde plus longues.

C'est la première preuve solide que les signatures d'absorption sont déplacées vers des longueurs d'onde plus longues par gravité dans une paire d'étoiles qui a soit une étoile à neutrons, soit un trou noir. Des preuves solides de décalages gravitationnels vers le rouge dans l'absorption ont déjà été observées à partir de la surface des naines blanches, avec des décalages de longueur d'onde généralement seulement d'environ 15 % de celui de 4U 1916-053.

Les scientifiques disent qu'il est probable qu'une atmosphère gazeuse recouvrant le disque près de l'étoile à neutrons (en bleu) a absorbé les rayons X, produisant ces résultats. La taille du décalage dans les spectres a permis à l'équipe de calculer à quelle distance cette atmosphère est éloignée de l'étoile à neutrons, en utilisant la relativité générale et en supposant une masse standard pour l'étoile à neutrons. Ils ont découvert que l'atmosphère est située à 1 500 milles de l'étoile à neutrons, soit environ la moitié de la distance de Los Angeles à New York et équivalente à seulement 0,7% de la distance entre l'étoile à neutrons et son compagnon. Il s'étend probablement sur plusieurs centaines de kilomètres de l'étoile à neutrons.

Dans deux des trois spectres, il existe également des preuves de signatures d'absorption qui ont été décalées vers des longueurs d'onde encore plus rouges, correspondant à une distance de seulement 0,04 % de la distance entre l'étoile à neutrons et le compagnon. Cependant, ces signatures sont détectées avec moins de confiance que celles plus éloignées de l'étoile à neutrons.

Les scientifiques se sont vu accorder un temps d'observation supplémentaire à Chandra au cours de l'année à venir pour étudier ce système plus en détail.

Un article décrivant ces résultats a été publié dans le numéro du 10 août 2020 de Les lettres du journal astrophysique. Les auteurs de l'article sont Nicolas Trueba et Jon Miller (Université du Michigan à Ann Arbor), Andrew Fabian (Université de Cambridge, Royaume-Uni), J. Kaastra (Netherlands Institute for Space Research), T. Kallman (NASA Goddard Space Flight Center à Greenbelt, Maryland), A. Lohfink (Montana State University), D. Proga (Université du Nevada, Las Vegas), John Raymond (Center for Astrophysics | Harvard & amp Smithsonian), Christopher Reynolds (Université de Cambridge) et M. Reynolds et A. Zoghbi (Université du Michigan).

Référence : “A Redshifted Inner Disk Atmosphere and Transient Absorbers in the Ultracompact Neutron Star X-Ray Binary 4U 1916-053” par Nicolas Trueba, JM Miller, AC Fabian, J. Kaastra, T. Kallman, A. Lohfink, D Proga, J. Raymond, C. Reynolds, M. Reynolds et A. Zoghbi, 11 août 2020, Les lettres du journal astrophysique.
DOI : 10.3847/2041-8213/aba9de
arXiv : 2008.01083

Le Marshall Space Flight Center de la NASA gère le programme Chandra. Le Smithsonian Astrophysical Observatory’s CXC contrôle la science et les opérations aériennes depuis Cambridge et Burlington, dans le Massachusetts.


Question sur les ondes gravitationnelles et le redshift dans la coalescence BH

Ma question porte sur l'observation récente des ondes gravitationnelles par LIGO.
L'article PRL 116 "Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger -BP Abbott et al" décrit le signal chirp de l'onde détectée, où l'on voit comment la fréquence et l'amplitude augmentent jusqu'à la fin, où les oscillations s'arrêtent, indiquant que les deux BH fusionnent en un seul.

Question : pourquoi voyons-nous cette fin dans le signal des ondes gravitationnelles ? bref, pourquoi voit-on la coalescence ? Je veux dire, je me serais attendu (sûrement à tort) à ce que nous, en tant qu'observateurs externes, aurions "vu"/détecté les deux BH, tout en approchant les deux horizons des événements jusqu'à la fusion finale, subissant un redhsift croissant pendant l'effondrement qui nous aurait empêché de détecter celui-là BH a traversé l'horizon des événements du compagnon, et vice-versa. Même effet que si nous, tout en restant en orbite autour d'un BH, voyions un objet tomber dans le BH. Nous verrons la lumière émise par l'objet se décaler progressivement et infiniment vers le rouge en se rapprochant de l'horizon des événements.

Les ondes gravitationnelles ne devraient-elles pas souffrir du même décalage vers le rouge d'effondrement observé que dans les ondes électromagnétiques ?


Les ondes gravitationnelles mesurent l'univers

NGC4993, la galaxie hébergeant l'événement d'ondes gravitationnelles GW170817 qui a été utilisé pour mesurer l'âge de l'univers. La source de l'événement est le point rouge en haut à gauche du centre de la galaxie, il n'était pas là dans les images précédentes.

La détection directe des ondes gravitationnelles d'au moins cinq sources au cours des deux dernières années offre une confirmation spectaculaire du modèle de gravité et d'espace-temps d'Einstein. La modélisation de ces événements a également fourni des informations sur la formation d'étoiles massives, les sursauts gamma, les caractéristiques des étoiles à neutrons et (pour la première fois) la vérification d'idées théoriques sur la façon dont les éléments très lourds, comme l'or, sont produits.

Les astronomes ont maintenant utilisé un seul événement d'onde gravitationnelle (GW170817) pour mesurer l'âge de l'univers. Les astronomes du CfA Peter Blanchard, Tarreneh Eftekhari, Victoria Villar et Peter Williams étaient membres d'une équipe de 1314 scientifiques du monde entier qui ont contribué à la détection des ondes gravitationnelles d'une paire d'étoiles à neutrons binaires, suivie de la détection de gamma- rayons X, puis l'identification de l'origine du cataclysme dans une source de la galaxie NGC4993 repérée sur des images prises avec divers retards à des longueurs d'onde allant du rayon X à la radio.

Une analyse des ondes gravitationnelles de cet événement en déduit leur force intrinsèque. La force observée est moindre, ce qui implique (parce que la force diminue avec la distance de la source) que la source est à environ 140 millions d'années-lumière. NGC4993, sa galaxie hôte, a une vitesse vers l'extérieur due à l'expansion de l'univers qui peut être mesurée à partir de ses raies spectrales. Savoir à quelle distance elle se trouve et à quelle vitesse la galaxie s'éloigne de nous permet aux scientifiques de calculer le temps écoulé depuis le début de l'expansion – l'âge de l'univers : entre environ 11,9 et 15,7 milliards d'années compte tenu des incertitudes expérimentales.

L'âge dérivé de cet événement unique est cohérent avec les estimations de décennies d'observations reposant sur des méthodes statistiques utilisant deux autres sources : le rayonnement de fond cosmique micro-ondes (CMBR) et les mouvements des galaxies. Le premier repose sur la cartographie de la très faible distribution de la lumière datant d'environ quatre cent mille ans après le big bang, le second implique une analyse statistique des distances et des mouvements de dizaines de milliers de galaxies à une époque relativement récente. Le fait que ce seul événement d'onde gravitationnelle ait pu déterminer un âge pour l'univers est remarquable et n'est pas possible avec chaque détection d'onde de gravité. Dans ce cas, il y avait une identification optique de la source (afin qu'une vitesse puisse être mesurée) et la source n'était ni trop éloignée ni trop faible. Avec un grand échantillon statistique d'événements d'ondes gravitationnelles de tous types, la gamme actuelle de valeurs pour l'âge se rétrécira.

Le nouveau résultat est intrigant pour une autre raison. Bien que les mesures du CMBR et de la galaxie soient chacune assez précises, elles semblent être en désaccord les unes avec les autres à un niveau d'environ dix pour cent. Ce désaccord pourrait simplement être une erreur d'observation, mais certains astronomes soupçonnent qu'il pourrait s'agir d'une réelle différence reflétant quelque chose qui manque actuellement à notre image du processus d'expansion cosmique, peut-être lié au fait que le CMBR provient d'une époque très différente du temps cosmique que ne le fait les données de la galaxie. Cette troisième méthode, les événements d'ondes gravitationnelles, peut aider à résoudre le casse-tête.

"Une mesure de sirène standard à ondes gravitationnelles de la constante de Hubble", la collaboration scientifique LIGO et. al., Nature, 551, 85, 2017.


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Dans : Physical Review Letters, Vol. 116, n° 10, 101102, 10.03.2016, p. 101102-1-101102-5.

Résultats de recherche : Contribution à la revue › Article

T1 - Détectabilité des ondes gravitationnelles des binaires à fort décalage vers le rouge

N2 - © 2016 Société américaine de physique. La non-détection récente d'arrière-plans d'ondes gravitationnelles à partir de réseaux de synchronisation de pulsars jette une incertitude supplémentaire sur l'évolution des binaires de trous noirs supermassifs. Nous étudions les capacités des observatoires d'ondes gravitationnelles actuels à détecter des binaires individuels et démontrons que, contrairement aux idées reçues, certains sont, en principe, détectables dans tout l'Univers. En particulier, un binaire avec une masse de trame au repos de 1010Ma peut être détecté par des matrices de synchronisation actuelles à des décalages vers le rouge arbitrairement élevés. La même affirmation s'appliquera aux binaires moins massifs avec de futures baies plus sensibles. En conséquence, les futures recherches d'ondes gravitationnelles nanohertz pourraient être étendues pour cibler des binaires en évolution à fort décalage vers le rouge. Nous calculons la distance maximale à laquelle les binaires peuvent être observés avec des matrices de synchronisation de pulsars et d'autres détecteurs, en tenant compte correctement du décalage vers le rouge et en utilisant des formes d'onde binaires réalistes.

AB - © 2016 Société américaine de physique. La non-détection récente d'arrière-plans d'ondes gravitationnelles à partir de réseaux de synchronisation de pulsars jette une incertitude supplémentaire sur l'évolution des binaires de trous noirs supermassifs. Nous étudions les capacités des observatoires d'ondes gravitationnelles actuels à détecter des binaires individuels et démontrons que, contrairement aux idées reçues, certains sont, en principe, détectables dans tout l'Univers. En particulier, un binaire avec une masse de trame au repos de 1010Ma peut être détecté par des matrices de synchronisation actuelles à des décalages vers le rouge arbitrairement élevés. La même affirmation s'appliquera aux binaires moins massifs avec de futures baies plus sensibles. En conséquence, les futures recherches d'ondes gravitationnelles nanohertz pourraient être étendues pour cibler des binaires en évolution à fort décalage vers le rouge. Nous calculons la distance maximale à laquelle les binaires peuvent être observés avec des matrices de synchronisation de pulsars et d'autres détecteurs, en tenant compte correctement du décalage vers le rouge et en utilisant des formes d'onde binaires réalistes.


Ondes gravitationnelles après les collisions de galaxies

Grâce au Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO), nous savons maintenant que les trous noirs de notre univers lointain se rencontrent parfois dans une inspiration et une collision dramatiques, libérant une rafale d'émission d'ondes gravitationnelles que nous pouvons détecter ici sur Terre.

Mais que s'est-il passé plus tôt dans la vie de ces trous noirs pour les amener à ce point ? Une nouvelle étude explore la possibilité que les trous noirs de LIGO se trouvaient autrefois au centre de très petites galaxies – jusqu'à ce que ces galaxies entrent en collision.

Image simulée de deux trous noirs fusionnant, vue de face. LIGO a annoncé la détection de dix de ces événements à ce jour. [Objectif SXS]

Lurkers du centre

Depuis que nous avons découvert les premières secousses dans l'espace-temps signifiant la fusion à distance de deux trous noirs, LIGO a annoncé une dizaine de détections sûres d'ondes gravitationnelles provenant de collisions trou noir-trou noir - avec la perspective de nombreuses autres découvertes à l'avenir.

Mais comment ces trous noirs se sont-ils trouvés ? Une équipe de scientifiques dirigée par Christopher Conselice (Université de Nottingham, Royaume-Uni) a proposé une image qui repose sur les trous noirs centraux qui, selon nous, sont au cœur de la plupart, sinon de toutes, des galaxies.

L'équipe propose que les galaxies naines de très faible masse contiennent des trous noirs centraux de moins de 100 masses solaires. Les fusions de paires de ces minuscules galaxies conduisent finalement aux inspirales et aux fusions de leurs trous noirs centraux – ce qui représente peut-être la majorité des détections par LIGO de collisions trou noir-trou noir.

Test de faisabilité

Conselice et ses collaborateurs testent ce scénario en le décomposant en plusieurs étapes.

La relation entre la masse du trou noir et la masse stellaire de la galaxie hôte (la ligne noire pleine, les lignes pointillées bleues montrent des incertitudes), extrapolée jusqu'aux faibles masses. Les lignes rouges indiquent les masses de trous noirs détectés par LIGO. [Conselice et al. 2020]

  1. Pouvez-vous obtenir des trous noirs centraux de la bonne masse ?
    Nous avons observé une relation entre la masse des galaxies et la masse centrale du trou noir. En extrapolant cette relation aux faibles masses, nous constatons que les galaxies ultranaines peuvent avoir des trous noirs centraux de moins de 100 masses solaires, ce qui correspond aux trous noirs observés par LIGO de 10 à 70 masses solaires.
  2. Ces galaxies ultranaines fusionneront-elles assez fréquemment ?
    Les fusions de galaxies se sont produites plus fréquemment dans l'univers primitif qu'elles ne le font aujourd'hui. Les modèles cosmologiques indiquent que les galaxies ne fusionnent pas assez fréquemment aujourd'hui pour reproduire les observations de LIGO - mais à un décalage vers le rouge de z

Une future chasse aux hôtes

Les calculs de Conselice et de ses collaborateurs montrent que la fusion de galaxies ultranaines dans l'univers lointain pourrait, en théorie, expliquer les détections de fusion trou noir-trou noir de LIGO.

Un exemple de galaxie sphéroïdale naine. Les plus petites naines sont beaucoup trop faibles pour être détectées à des décalages vers le rouge élevés avec la technologie actuelle. [ESO/Enquête sur le ciel numérisé 2]

Le domaine de l'astronomie des ondes gravitationnelles n'en est qu'à ses débuts, et des travaux théoriques comme cette étude montrent à quel point nous pouvons espérer apprendre à l'avenir !

Citation

"Sources LIGO/Virgo de la fusion des trous noirs dans les galaxies ultranaines", Christopher J. Conselice et al 2020 ApJ 890 8. doi:10.3847/1538-4357/ab5dad


Que sont les ondes gravitationnelles ?

Vue d'artiste des ondes gravitationnelles. Crédit : NASA

Qui veut parier contre Einstein ? Tu? Tu? Qu'en pensez-vous?

Bien sûr, il y a eu quelques bosses, mais le bilan du gars en matière de relativité est impeccable. Il a expliqué la façon étrange dont Mercure orbite autour du soleil. Il a deviné que les astronomes verraient des étoiles déviées par la gravité du soleil lors d'une éclipse solaire. Il a prédit que la gravité déplacerait la lumière vers le rouge, et il a fallu 50 ans aux physiciens pour enfin proposer une expérience pour le vérifier.

Sur la base de ses prédictions, les scientifiques ont confirmé que les galaxies déforment la lumière avec leur gravité, que les photons se dilatent dans le temps lorsqu'ils passent près du soleil et que les horloges qui voyagent à grande vitesse ont moins de temps que les horloges sur Terre.

Ils ont même testé le décalage vers le rouge gravitationnel, le glissement de trame et le principe d'équivalence. C'est une salade de mots que nous couvrirons à l'avenir, ou pour ceux d'entre vous qui ne peuvent pas attendre, google.

Chaque fois que Bertie a fait une prédiction sur la relativité, les physiciens ont pu vérifier via l'expérimentation. Et donc, selon cet homme flou au cerveau géant, lorsque des objets massifs s'écrasent les uns sur les autres, ou lorsque des trous noirs se forment, il devrait y avoir une libération d'ondes gravitationnelles.

Alors, quelles sont ces choses et comment pouvons-nous les détecter ?

Tout d'abord, un examen rapide. La masse provoque une déformation dans l'espace et le temps. La "gravité" du soleil n'est pas une force de traction, c'est vraiment une indentation que le soleil provoque dans l'espace qui l'entoure.

Les planètes pensent qu'elles se déplacent en ligne droite, mais elles sont en fait entraînées dans un cercle lorsqu'elles voyagent dans cet espace-temps déformé. Rentrez chez vous planètes, vous êtes ivre.

L'idée est que lorsque la masse bouge ou change, Einstein a dit qu'il devrait y avoir des ondulations gravitationnelles produites dans l'espace-temps.

Notre problème est que la taille et l'effet des ondes gravitationnelles sont incroyablement petits. Nous devons trouver les événements les plus catastrophiques de l'univers si nous espérons même les détecter.

Une supernova détonant de manière asymétrique, ou deux trous noirs supermassifs en orbite l'un autour de l'autre, ou une réunion de famille Galactus sont l'ampleur des événements que nous recherchons.

La tentative la plus sérieuse pour détecter les ondes gravitationnelles est le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, ou détecteur LIGO, aux États-Unis. Il dispose de deux installations séparées de 3000 km. Chaque détecteur surveille attentivement les ondes gravitationnelles qui le traversent en fonction du temps nécessaire aux impulsions laser pour rebondir dans un vide scellé de 4 km de long.

Si une onde gravitationnelle est détectée, les deux observatoires utilisent la triangulation pour déterminer sa magnitude et sa direction. Du moins, c'était le plan de 2002 à 2010. Le problème était qu'il n'avait détecté aucune onde gravitationnelle pendant toute sa course.

Interféromètre laser Observatoire des ondes gravitationnelles Installation de Hanford – chaque bras s'étend sur quatre kilomètres. Crédit : Caltech.

Mais bon, c'est un travail pour la science. Inflexibles, les chercheurs aux yeux d'acier ont reconstruit l'équipement, améliorant sa sensibilité d'un facteur 10. Ce prochain tour commence en 2015.

Les scientifiques ont proposé des instruments spatiaux qui pourraient offrir plus de sensibilité et augmenter les chances de détecter une onde gravitationnelle.

Les physiciens supposent qu'il s'agit de "quand", pas "si" que les ondes gravitationnelles seront détectées, car seul un imbécile parie contre Einstein. Eh bien, ça et les ondes gravitationnelles ont déjà été détectées… indirectement.

En observant les explosions d'énergie extrêmement régulières provenant des pulsars, les astronomes suivent exactement à quelle vitesse ils rayonnent leur énergie en raison des ondes gravitationnelles. Jusqu'à présent, toutes les observations correspondent parfaitement aux prédictions de la relativité. Nous n'avons tout simplement pas détecté ces ondes gravitationnelles directement… pour le moment.

Alors, bonne nouvelle ! En supposant que les physiciens et Einstein aient raison, nous devrions assister à la détection d'une onde gravitationnelle dans les prochaines décennies, concluant une série de prédictions sur le comportement incroyablement étrange de notre univers.