{"id":385,"date":"2016-02-11T15:44:47","date_gmt":"2016-02-11T15:44:47","guid":{"rendered":"http:\/\/blogs.futura-sciences.com\/barrau\/?p=385"},"modified":"2016-02-19T23:39:07","modified_gmt":"2016-02-19T22:39:07","slug":"les-ondes-gravitationnelles-ne-viennent-pas-detre-detectees","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/barrau\/2016\/02\/11\/les-ondes-gravitationnelles-ne-viennent-pas-detre-detectees\/","title":{"rendered":"Vient-on vraiment de d\u00e9couvrir les ondes gravitationnelles ?"},"content":{"rendered":"

Les ondes gravitationnelles sont de petites vibrations de l’espace et la journ\u00e9e du 11 f\u00e9vrier fut historique pour celles-ci ! Nous venons de vivre un \u00e9v\u00e9nement majeur.<\/strong><\/p>\n

La publication ‘historique’ est\u00a0ici<\/a>.<\/p>\n

Avant d\u2019entrer dans le vif du sujet, je veux commencer par commenter le titre provocateur de ce billet : il ne s\u2019agit nullement de contester ou de d\u00e9nigrer la magnifique d\u00e9tection op\u00e9r\u00e9e par l\u2019exp\u00e9rience LIGO et moins encore d\u2019en contester l\u2019int\u00e9r\u00eat ph\u00e9nom\u00e9nal. Il s’agit d’une mesure \u00e0 la fois sid\u00e9rante et \u00e9mouvante. Voir des trous noirs de cette mani\u00e8re est sans pr\u00e9c\u00e9dent dans notre histoire et je vais y venir en conclusion. Mais je crois n\u00e9anmoins qu’il est important de produire certains \u00e9claircissements par rapport \u00e0 diff\u00e9rentes analyses un peu trop rapides qui fleurissent ici et l\u00e0, de fa\u00e7on que cette avanc\u00e9e exceptionnelle soit appr\u00e9ci\u00e9e pour ce qu’elle est vraiment !<\/p>\n

1) Vient-on de d\u00e9couvrir les ondes gravitationnelles ?<\/strong><\/p>\n

Non. La d\u00e9couverte est ancienne. Une d\u00e9couverte, en effet, est une indication que l\u2019on consid\u00e8re comme suffisamment fiable pour lui accorder notre cr\u00e9dit. Ce n\u2019est jamais une preuve irr\u00e9futable. C\u2019est un faisceau d\u2019indices qui convergent. On ne peut pas \u00eatre certain, par exemple que ce qu\u2019a mesur\u00e9 le CERN est bien le boson de Higgs pr\u00e9vu par nos th\u00e9ories. Mais cela semble si cr\u00e9dible que nous pouvons collectivement nous mettre d\u2019accord sur ce qu\u2019il s\u2019agit tr\u00e8s vraisemblablement de la d\u00e9couverte exp\u00e9rimentale du Higgs.
\nEt ce sens, je crois qu\u2019on peut s\u2019accorder \u00e0 consid\u00e9rer que les ondes gravitationnelles avaient d\u00e9j\u00e0, et depuis bien longtemps, \u00e9t\u00e9 d\u00e9couvertes ! En effet, le syst\u00e8me binaire de Hulse-Taylor, un pulsar tournant autour d\u2019une \u00e9toile \u00e0 neutron, \u00e9tudi\u00e9 d\u00e8s 1974 a permis de montrer que la variation de p\u00e9riode orbitale observ\u00e9e \u00e9tait exactement expliqu\u00e9e par l\u2019\u00e9mission d\u2019ondes gravitationnelles. S\u2019ensuivit le prix Nobel en 1993. D\u2019autres syst\u00e8mes de ce type furent d\u00e9couverts, tous en parfaite ad\u00e9quation avec ce que pr\u00e9disait l\u2019\u00e9mission d\u2019ondes gravitationnelles (cf figure ci-dessous). \u00c0 ma connaissance, plus personne ne doutait de l’existence des ondes gravitationnelles. La\u00a0d\u00e9tection a donc d\u00e9j\u00e0 eu lieu il y a des d\u00e9cennies.
\nOn pourrait objecter qu\u2019il s\u2019agissait d\u2019une d\u00e9tection indirecte tandis que celle, toute r\u00e9cente, de LIGO est directe. Je pense que cette distinction n\u2019a aucun sens \u00e9pist\u00e9mologique. Aucune d\u00e9tection n\u2019est jamais “directe” : on observe les effets secondaires d\u2019un ph\u00e9nom\u00e8ne physique sur des objets utilis\u00e9s comme outils de mesure. C\u2019est ce qui a lieu dans les deux exp\u00e9riences consid\u00e9r\u00e9es et la seconde (LIGO) n\u2019est pas plus \u00ab directe \u00bb que la premi\u00e8re. Je suis persuad\u00e9 que si l\u2019interf\u00e9rom\u00e8tre de type LIGO existait naturellement et que nous avions nous-m\u00eames construit le syst\u00e8me binaire c\u2019est \u00e0 ce dernier que nous donnerions le qualificatif de \u00ab d\u00e9tection directe \u00bb.<\/p>\n

\"Mesure
Mesure (points), ind\u00e9pendantes de la r\u00e9cente d\u00e9tection par LIGO, de l’\u00e9volution de la p\u00e9riode et comparaison (trait plein) avec la pr\u00e9diction due \u00e0 l’\u00e9mission d’ondes gravitationnelles, pour un syst\u00e8me binaire.<\/figcaption><\/figure>\n

2) A-t-on enfin vu les gravitons ?<\/strong><\/p>\n

Non. Les gravitons sont d\u2019hypoth\u00e9tiques \u00ab quanta \u00bb de champ gravitationnel qui apparaissent dans les th\u00e9ories de gravitation quantique. Il n\u2019y a pas de graviton dans la th\u00e9orie de Newton et pas d\u2019avantage dans la th\u00e9orie d\u2019Einstein, la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale, qui est une th\u00e9orie classique. Les ondes gravitationnelles sont des ph\u00e9nom\u00e8nes purement non-quantiques et leur d\u00e9tection n\u2019a, pour l’essentiel, rien \u00e0 voir avec les gravitons.<\/p>\n

3) A-t-on vu les ondes gravitationnelles primordiales ?<\/strong><\/p>\n

Non. Il y a peu de temps, eut lieu une grande effervescence autour des mesures de l\u2019exp\u00e9rience BICEP2 qui pensait avoir mesur\u00e9 les ondes gravitationnelles primordiales. Puis l\u2019exp\u00e9rience Planck a montr\u00e9 que tel n\u2019\u00e9tait pas le cas : il s\u2019agissait en fait de poussi\u00e8re. Est-ce que LIGO vient de r\u00e9aliser enfin cette mesure ? Ce n\u2019est pas le cas. Les ondes gravitationnelles mesur\u00e9es par LIGO sont \u00e9mises par des objets qui se trouvent dans l\u2019univers contemporain. Ce sont des ph\u00e9nom\u00e8nes qui se produisent en ce moment. Au contraire, les ondes gravitationnelles primordiales auraient \u00e9t\u00e9\u00a0\u00e9mises juste apr\u00e8s de Big Bang. De plus, \u00e0 la diff\u00e9rence de celles observ\u00e9es par LIGO, elles ont une origine quantique. Cette qu\u00eate fascinante reste donc ouverte.<\/p>\n

\"Syst\u00e8me
Syst\u00e8me binaire de trous noirs (cr\u00e9dits : NASA)<\/figcaption><\/figure>\n

4) A-t-on enfin prouv\u00e9 la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale ?<\/strong><\/p>\n

Non. Aucune th\u00e9orie n\u2019est prouv\u00e9e ni prouvable en sciences de la nature. Il est toujours possible qu\u2019une nouvelle exp\u00e9rience vienne infirmer demain la th\u00e9orie consid\u00e9r\u00e9e. Donc la mise en \u00e9vidence – qui, r\u00e9p\u00e9tons-le, fut op\u00e9r\u00e9e il y a plus de 40 ans – des ondes gravitationnelles ne \u00ab prouve \u00bb pas la relativit\u00e9. De plus, ce n\u2019est pas une pr\u00e9diction de la th\u00e9orie d\u2019Einstein sp\u00e9cifiquement centrale : la th\u00e9orie a d\u00e9j\u00e0 \u00e9t\u00e9 mise \u00e0 l\u2019\u00e9preuve d\u2019un tr\u00e8s grand nombre de mani\u00e8res diff\u00e9rentes et extr\u00eamement probantes. Les ondes gravitationnelles sont un des tr\u00e8s nombreux piliers qui \u00e9tayent la relativit\u00e9, sans primat particulier.<\/p>\n

5) Va-t-il enfin devenir possible de tester les th\u00e9ories \u00ab au-del\u00e0 \u00bb de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale ? <\/strong><\/p>\n

Non. Il y a d\u00e9j\u00e0 de nombreux tests op\u00e9r\u00e9s et des limites tr\u00e8s s\u00e9v\u00e8res sont d’ores et d\u00e9j\u00e0 pos\u00e9es sur les extensions de la th\u00e9orie d\u2019Einstein. La plupart de ces mod\u00e8les (il y a des\u00a0exceptions) conduisent \u00e0 des ondes gravitationnelles pratiquement identiques \u00e0 celle de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale dans le domaine de sensibilit\u00e9 et de fr\u00e9quence visible par LIGO (et son cousin franco-italien Virgo). Les d\u00e9tails ont \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9s ici<\/a>, montrant que\u00a0les syst\u00e8mes binaires de pulsars d\u00e9j\u00e0 observ\u00e9s par d’autres moyens sont des sondes beaucoup plus sensibles dans la plupart des cas. N\u00e9anmoins, la porte est loin d’\u00eatre ferm\u00e9e et des avanc\u00e9es int\u00e9ressantes peuvent \u00eatre possibles dans ce domaine \u00e9galement grace \u00e0 LIGO\/Virgo. C’est ce que sugg\u00e8re le premier article de d\u00e9tection.<\/p>\n

\"LIGO
LIGO (cr\u00e9dit : collaboration LIGO)<\/figcaption><\/figure>\n

6) Alors, cette mesure n\u2019a-t-elle aucun int\u00e9r\u00eat ?<\/strong><\/p>\n

\u00c9videmment pas ! Tout au contraire ! Si cette d\u00e9tection ne me semble pas \u00eatre une avanc\u00e9e majeure pour la physique fondamentale, ni une\u00a0d\u00e9couverte r\u00e9volutionnaire en elle-m\u00eame puisqu’elle confirme l’existence d’objets attendus par la mesure\u00a0d’un signal attendu, elle est bel et bien extraordinaire pour l\u2019astrophysique. Et fascinante\u00a0au niveau technique : ce qui a \u00e9t\u00e9 mis en oeuvre pour arriver l\u00e0 d\u00e9passe tout simplement l’imagination. Pour la premi\u00e8re fois nous allons pouvoir utiliser les ondes gravitationnelles pour sonder l\u2019Univers ! Nous disposons d\u2019un nouveau \u00ab m\u00e9diateur \u00bb du cosmos. C\u2019est une grande nouvelle. \u00c0 chaque fois qu\u2019il a \u00e9t\u00e9 possible de scruter les profondeurs cosmiques d\u2019une nouvelle mani\u00e8re, des objets impr\u00e9vus se sont r\u00e9v\u00e9l\u00e9s. C’est de ce cot\u00e9 que je suis le plus excit\u00e9 par cette avanc\u00e9e et que la crois la plus significative.<\/p>\n

Jamais nous n’avions “vu” de trous noirs ainsi. Que l’on ait m\u00eame observ\u00e9, d\u00e8s cette premi\u00e8re mesure interf\u00e9rom\u00e9trique, le moment angulaire du trou noir r\u00e9sultant de la coalescence\u00a0est absolument merveilleux. Cela ouvre des possibilit\u00e9s faramineuses. Et penser que pendant quelques instants l’\u00e9nergie emport\u00e9e par les ondes gravitationnelles \u00a0fut 50 fois plus grande que celle de tout l’Univers visible laisse r\u00eaveur. \u00c0 titre personnel, je suis presque plus sensible \u00e0 la dimension “nouvel \u00e9l\u00e9ment fort\u00a0en faveur des trous noirs” que “nouvel \u00e9l\u00e9ment fort\u00a0en faveur de l’existence d’ondes gravitationnelles”.<\/p>\n

Je pense que LIGO ouvre la porte d\u2019un pan entier et passionnant d\u2019astrophysique dans lequel l’antenne europ\u00e9enne, Virgo, jouera d’ailleurs aussi un r\u00f4le. Nous allons peut-\u00eatre voir enfin avec des yeux de g\u00e9om\u00e8tre et r\u00e9aliser, un peu, du projet platonicien … Et cela, oui, c’est une magnifique\u00a0perspective qui nous rappelle \u00e0 un peu d’humilit\u00e9 : le monde est tellement plus riche que ce que nous en percevons usuellement.<\/p>\n

\"Cr\u00e9dit
Cr\u00e9dit : LIGO<\/figcaption><\/figure>\n

D\u00e9couvrez le site de l’observatoire LIGO<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Les ondes gravitationnelles sont de petites vibrations de l’espace et la journ\u00e9e du 11 f\u00e9vrier fut historique pour celles-ci ! Nous venons de vivre un \u00e9v\u00e9nement majeur. La publication ‘historique’ est\u00a0ici. 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