{"id":2134,"date":"2016-02-20T13:23:37","date_gmt":"2016-02-20T13:23:37","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/?p=2134"},"modified":"2017-04-15T07:04:27","modified_gmt":"2017-04-15T07:04:27","slug":"la-lumiere-gravitationnelle-44-le-futur-est-dans-lespace","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/2016\/02\/20\/la-lumiere-gravitationnelle-44-le-futur-est-dans-lespace\/","title":{"rendered":"La &#8220;lumi\u00e8re gravitationnelle&#8221; (4\/4) : le futur est dans l&#8217;espace"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: justify\"><strong>Suite du billet pr\u00e9c\u00e9dent : <a href=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/2016\/02\/13\/la-lumiere-gravitationnelle-34-levenement-gw150914\/\" target=\"_blank\">L&#8217;\u00e9v\u00e9nement GW150914<\/a><\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Pour d\u00e9tecter des ondes gravitationnelles de moindre amplitude ou de plus basse fr\u00e9quence que celles accessibles \u00e0 la g\u00e9n\u00e9ration d&#8217;interf\u00e9rom\u00e8tres au sol comme LIGO et VIRGO, il faudra envoyer les d\u00e9tecteurs dans l\u2019espace. C\u2019est tout l\u2019enjeu du projet phare de l\u2019ESA baptis\u00e9 eLISA (bel acronyme signifiant en anglais <em>european<\/em> <em>laser<\/em> <em>interferometric space antenna<\/em>, soit \u00ab\u00a0antenne spatiale interf\u00e9rom\u00e9trique \u00e0 laser\u00a0\u00bb). Il s\u2019agit d\u2019exp\u00e9dier trois satellites en orbite autour du Soleil, dispos\u00e9s chacun aux sommets d\u2019un triangle \u00e9quilat\u00e9ral de 5\u00a0millions de kilom\u00e8tres de c\u00f4t\u00e9 et reli\u00e9s par des faisceaux laser. Sur une aussi grande longueur, le passage d\u2019une onde gravitationnelle de basse fr\u00e9quence devrait engendrer une fluctuation significative de la distance entre les satellites, mesurable par les lasers embarqu\u00e9s. Reste bien s\u00fbr \u00e0 stabiliser les distances entre les satellites avec une pr\u00e9cision jamais atteinte, ce qui suppose de compenser par exemple la pression du vent solaire et autres influences parasites. C&#8217;est pour tester cet \u00e9l\u00e9ment d\u00e9cisif que l&#8217;Agence Spatiale Europ\u00e9eenne a lanc\u00e9 fin 2015 la sonde &#8220;d&#8217;\u00e9clairage&#8221; <a href=\"https:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/LISA_Pathfinder\" target=\"_blank\">LISAPathfinder<\/a>, qui en janvier 2016 est parvenue au <a href=\"https:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Point_de_Lagrange\" target=\"_blank\">point de Lagrange L1<\/a>, \u00e0 1,5 millions de km de la Terre et a lib\u00e9r\u00e9 deux masses-\u00e9talon s\u00e9par\u00e9es seulement de 38 cm.\u00a0 Il s&#8217;agit de s&#8217;assurer qu&#8217;en l&#8217;absence d&#8217;onde gravitationnelle, cette distance ne varie pas de plus d\u2019un millioni\u00e8me de l\u2019\u00e9paisseur d\u2019un cheveu humain, auquel cas le passage d&#8217;une onde gravitaitonnelle serait d\u00e9tectable.\u00a0\u00a0 Si tout fonctionne, l&#8217;interf\u00e9rom\u00e8tre complet eLISA pourrait \u00eatre plac\u00e9 en orbite en &#8230; 2034. Un peu de patience est donc requise&#8230;<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-medium wp-image-2120\" src=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2016\/02\/ondesgrav8-450x337.jpg\" alt=\"Le sch\u00e9ma de principe de l\u2019observatoire eLISA consiste en trois satellites en formation \u00e9quilat\u00e9rale, s\u00e9par\u00e9s chacun de 5 millions de kilom\u00e8tres, l\u2019ensemble tournant autour du Soleil.\" width=\"450\" height=\"337\" srcset=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2016\/02\/ondesgrav8-450x337.jpg 450w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2016\/02\/ondesgrav8.jpg 468w\" sizes=\"auto, (max-width: 450px) 100vw, 450px\" \/><\/p>\n<p>Le sch\u00e9ma de principe de l\u2019observatoire eLISA consiste en trois satellites en formation \u00e9quilat\u00e9rale, s\u00e9par\u00e9s chacun de 5 millions de kilom\u00e8tres, l\u2019ensemble tournant autour du Soleil.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">eLISA et les interf\u00e9rom\u00e8tres au sol LIGO et VIRGO seront compl\u00e9mentaires\u00a0; leurs domaines de fr\u00e9quences n\u2019\u00e9tant pas les m\u00eames, les sources observables seront diff\u00e9rentes. Affranchi des ondes sismiques, eLISA travaillera dans les basses fr\u00e9quences, comprises entre 0,0001 et 1\u00a0hertz \u2013\u00a0domaine int\u00e9ressant pour capter les trous noirs massifs.<\/p>\n<figure id=\"attachment_2117\" aria-describedby=\"caption-attachment-2117\" style=\"width: 450px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-medium wp-image-2117\" src=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2016\/02\/ondesgrav10-450x301.jpg\" alt=\"Les instruments au sol VIRGO et LIGO ne seront pas rendus obsol\u00e8tes par l\u2019interf\u00e9rom\u00e8tre spatial LISA, car leurs domaines de fr\u00e9quences et de sensibilit\u00e9 seront diff\u00e9rents. VIRGO et LIGO d\u00e9tecteront les effondrements de supernovae en trous noirs, et les coalescences d\u2019\u00e9toiles \u00e0 neutrons et de trous noirs stellaires. LISA fonctionnera dans la gamme des sources X binaires situ\u00e9es dans notre galaxie, et celle des couples de trous noirs g\u00e9ants dans les galaxies lointaines.\" width=\"450\" height=\"301\" srcset=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2016\/02\/ondesgrav10-450x301.jpg 450w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2016\/02\/ondesgrav10.jpg 570w\" sizes=\"auto, (max-width: 450px) 100vw, 450px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-2117\" class=\"wp-caption-text\">Les instruments au sol VIRGO et LIGO ne seront pas rendus obsol\u00e8tes par l\u2019interf\u00e9rom\u00e8tre spatial LISA, car leurs domaines de fr\u00e9quences et de sensibilit\u00e9 seront diff\u00e9rents. VIRGO et LIGO d\u00e9tecteront les effondrements de supernovae en trous noirs, et les coalescences d\u2019\u00e9toiles \u00e0 neutrons et de trous noirs stellaires. LISA fonctionnera dans la gamme des sources X binaires situ\u00e9es dans notre galaxie, et celle des couples de trous noirs g\u00e9ants dans les galaxies lointaines.<\/figcaption><\/figure>\n<p style=\"text-align: justify\">L\u2019observation d\u2019une coalescence de trous noirs massifs par eLISA sera spectaculaire. Pour un couple de trous noirs de 1\u00a0million de masses solaires chacun, eLISA surveillera les 40\u00a0derniers jours de leur phase spiralante, soit 600\u00a0orbites, et l\u2019amplitude du signal atteindra 10<sup>\u201317<\/sup> \u00e0 la distance fabuleuse de 3\u00a0milliards d\u2019ann\u00e9es-lumi\u00e8re. Environ 10\u00a0000\u00a0fois sup\u00e9rieur au bruit, cet intense signal fournira une localisation extraordinairement pr\u00e9cise d\u2019un \u00e9v\u00e9nement, et l\u2019identification optique de l\u2019amas de galaxies o\u00f9 il sera produit d\u00e9terminera avec une pr\u00e9cision du pour cent les param\u00e8tres cl\u00e9s des mod\u00e8les cosmologiques, comme le taux d\u2019expansion de l\u2019Univers et sa densit\u00e9 d\u2019\u00e9nergie moyenne. On pourra alors confirmer ou non si notre Univers est essentiellement rempli d\u2019une forme d\u2019\u00ab\u00a0\u00e9nergie noire\u00a0\u00bb, dont l\u2019effet acc\u00e9l\u00e9rateur sur l\u2019expansion cosmique modifierait le destin de l\u2019Univers tout entier.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Malgr\u00e9 l\u2019observation de quelques galaxies g\u00e9antes \u00e0 double noyau actif associ\u00e9es vraisemblablement \u00e0 des couples de trous noirs g\u00e9ants, le ph\u00e9nom\u00e8ne de fusion de tels trous noirs massifs se produit rarement. En revanche, tapi au c\u0153ur d\u2019une galaxie, un trou noir massif c\u00e9libataire capture plus souvent des \u00e9toiles. Nous avons vu au chapitre pr\u00e9c\u00e9dent que, lorsqu\u2019elles sont de type solaire, c\u2019est-\u00e0-dire peu denses, les \u00e9toiles sont d\u00e9truites par les forces de mar\u00e9e en s\u2019approchant du trou noir. Cependant, les astres compacts comme les \u00e9toiles \u00e0 neutrons et les trous noirs de masse stellaire perdurent sans \u00eatre bris\u00e9s et chutent en spiralant jusqu\u2019\u00e0 l\u2019horizon du trou noir. eLISA d\u00e9tectera les ondes gravitationnelles \u00e9mises par ce ph\u00e9nom\u00e8ne et assistera \u00e0 la derni\u00e8re ann\u00e9e de la vie d\u2019une \u00e9toile compacte chutant en spirale dans un trou noir de 1\u00a0million de masses solaires, et ce jusqu\u2019\u00e0 une distance de plusieurs centaines de millions d\u2019ann\u00e9es-lumi\u00e8re.<\/p>\n<figure id=\"attachment_2119\" aria-describedby=\"caption-attachment-2119\" style=\"width: 450px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-medium wp-image-2119\" src=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2016\/02\/ondesgrav11-450x358.jpg\" alt=\"La galaxie active Markarian 315 poss\u00e8de un noyau double, r\u00e9sultant de la fusion de deux galaxies. Chaque noyau abrite vraisemblablement un trou noir massif, en orbite l\u2019un autour de l\u2019autre. Actuellement distants de 6 000 ann\u00e9es-lumi\u00e8re, ils finiront par fusionner et par produire une bouff\u00e9e d\u2019ondes gravitationnelles de forte amplitude mais de basse fr\u00e9quence, d\u00e9tectable par un interf\u00e9rom\u00e8tre spatial.\" width=\"450\" height=\"358\" srcset=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2016\/02\/ondesgrav11-450x358.jpg 450w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2016\/02\/ondesgrav11.jpg 464w\" sizes=\"auto, (max-width: 450px) 100vw, 450px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-2119\" class=\"wp-caption-text\">La galaxie active Markarian 315 poss\u00e8de un noyau double, r\u00e9sultant de la fusion de deux galaxies. Chaque noyau abrite vraisemblablement un trou noir massif, en orbite l\u2019un autour de l\u2019autre. Actuellement distants de 6 000 ann\u00e9es-lumi\u00e8re, ils finiront par fusionner et par produire une bouff\u00e9e d\u2019ondes gravitationnelles de forte amplitude mais de basse fr\u00e9quence, d\u00e9tectable par un interf\u00e9rom\u00e8tre spatial.<\/figcaption><\/figure>\n<p style=\"text-align: justify\">L\u2019enregistrement du signal gravitationnel durant cette ann\u00e9e de chute permettra de cartographier la structure de l\u2019espace-temps autour du trou noir massif. On comparera alors cette structure observ\u00e9e \u00e0 la solution math\u00e9matique de Kerr qui d\u00e9crit les trous noirs en rotation. Cette solution pr\u00e9dit une forme de la courbure de l\u2019espace-temps sp\u00e9cifique aux trous noirs\u00a0: ni \u00e9toile ni amas d\u2019\u00e9toiles ne peuvent courber l\u2019espace-temps de cette mani\u00e8re. On pourra alors conclure d\u00e9finitivement \u00e0 l\u2019existence des trous noirs dans l\u2019Univers.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">L\u2019histoire r\u00e9cente de l\u2019astronomie a prouv\u00e9 que, chaque fois que l\u2019homme a scrut\u00e9 le ciel par d\u2019autres yeux que les siens, de nouvelles merveilles lui sont apparues, le for\u00e7ant \u00e0 r\u00e9viser ses conceptions et am\u00e9liorant un peu plus sa compr\u00e9hension de l\u2019Univers.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Avec la d\u00e9tection de l&#8217;<a href=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/2016\/02\/13\/la-lumiere-gravitationnelle-34-levenement-gw150914\/\" target=\"_blank\">\u00e9v\u00e9nement GW150914<\/a> en septembre 2015, la fen\u00eatre gravitationnelle vient juste d\u2019\u00eatre ouverte. Maintenant que les premiers signaux directs sont capt\u00e9s, l\u2019information sur le mouvement et la nature des sources reste encore noy\u00e9e dans beaucoup de bruit parasite. Mais, anim\u00e9s de la certitude que l\u2019astronomie gravitationnelle est celle des si\u00e8cles futurs, nous lancerons bient\u00f4t dans l\u2019espace de gigantesques interf\u00e9rom\u00e8tres parfaitement isol\u00e9s des secousses telluriques et de l\u2019agitation humaine\u2026<\/p>\n<!-- AddThis Advanced Settings generic via filter on the_content --><!-- AddThis Share Buttons generic via filter on the_content -->","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Suite du billet pr\u00e9c\u00e9dent : L&#8217;\u00e9v\u00e9nement GW150914 Pour d\u00e9tecter des ondes gravitationnelles de moindre amplitude ou de plus basse fr\u00e9quence que celles accessibles \u00e0 la g\u00e9n\u00e9ration d&#8217;interf\u00e9rom\u00e8tres au sol comme LIGO et VIRGO, il faudra envoyer les d\u00e9tecteurs dans l\u2019espace. 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