{"id":31,"date":"2026-09-26T18:51:00","date_gmt":"2026-09-26T18:51:00","guid":{"rendered":"https:\/\/docusflix.com\/?p=31"},"modified":"2026-09-26T18:52:03","modified_gmt":"2026-09-26T18:52:03","slug":"31","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/docusflix.com\/?p=31","title":{"rendered":""},"content":{"rendered":"\n

Les ondes gravitationnelles\u00a0: l\u2019aventure\u00a0continue<\/h1>\n\n
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\n Simulation de fusion de trous noirs.\n LAL Virgo<\/span>, Author provided<\/span><\/span>\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n\n Patrice Hello<\/a>, Universit\u00e9 Paris-Saclay<\/a><\/em><\/span>\n\n

Alors que de nouvelles ondes gravitationnelles ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9tect\u00e9es issues de la fusion de deux trous noirs, revenons aux premi\u00e8res d\u00e9couvertes.<\/em> <\/p>\n\n

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Le 11\u00a0f\u00e9vrier 2016, les collaborations LIGO<\/a> et VIRGO<\/a> annon\u00e7aient la toute premi\u00e8re d\u00e9tection d\u2019une onde gravitationnelle (d\u00e9tect\u00e9e en septembre 2015). En juin, une deuxi\u00e8me annonce confirmait la sensibilit\u00e9 du d\u00e9tecteur LIGO. Ainsi, les \u00e9quipes de recherche des membres de l\u2019Universit\u00e9 Paris-Saclay ont particip\u00e9 au d\u00e9veloppement d\u2019une nouvelle astronomie.<\/p>\n\n

Une onde gravitationnelle est une perturbation de l\u2019espace-temps qui se propage \u00e0 la vitesse de la lumi\u00e8re. En effet, d\u2019apr\u00e8s la th\u00e9orie de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale d\u2019Einstein, tout objet massif d\u00e9forme l\u2019espace-temps autour de lui. Quand cet objet est en mouvement acc\u00e9l\u00e9r\u00e9, ces d\u00e9formations se propagent, un peu comme des vagues \u00e0 la surface de l\u2019eau.<\/p>\n\n

Fusion de trous noirs<\/h2>\n\n

De nombreux ph\u00e9nom\u00e8nes astrophysiques tr\u00e8s \u00e9nerg\u00e9tiques g\u00e9n\u00e8rent de telles ondes gravitationnelles. Un instrument terrestre, comme LIGO ou VIRGO, peut d\u00e9tecter les ondes g\u00e9n\u00e9r\u00e9es par de grandes masses en mouvement, comme l\u2019effondrement d\u2019\u00e9toiles massives ou la fusion d\u2019\u00e9toiles compactes (\u00e9toiles \u00e0 neutrons, trous noirs, etc.) Par exemple, les deux d\u00e9tections d\u00e9j\u00e0 confirm\u00e9es correspondent \u00e0 la fusion de deux trous noirs.<\/p>\n\n

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\n Vue a\u00e9rienne du d\u00e9tecteur Virgo.<\/span>\n The Virgo collaboration\/Wikipedia<\/a><\/span>\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n\n

Les premi\u00e8res ondes gravitationnelles d\u00e9couvertes proviennent de trous noirs. Elles ont \u00e9t\u00e9 rep\u00e9r\u00e9es gr\u00e2ce \u00e0 une m\u00e9thode de calque\u00a0: les scientifiques cherchaient un signal avec une forme pr\u00e9cise. Les ondes g\u00e9n\u00e9r\u00e9es par la lente danse des deux trous noirs l\u2019un autour de l\u2019autre ont \u00e9t\u00e9 mod\u00e9lis\u00e9es de fa\u00e7on analytique, tout comme le comportement du trou noir final issu de la fusion des deux trous noirs d\u2019origine.<\/p>\n\n

La forme de l\u2019onde g\u00e9n\u00e9r\u00e9e par la fusion elle-m\u00eame a \u00e9t\u00e9 pr\u00e9dite gr\u00e2ce \u00e0 des simulations num\u00e9riques complexes. Les trois signaux ont ensuite \u00e9t\u00e9 assembl\u00e9s pour former un calque qui a servi \u00e0 analyser les donn\u00e9es des d\u00e9tecteurs. Pour des \u00e9toiles \u00e0 neutrons, objets plus complexes qu\u2019un trou noir puisque ce dernier ne contient pas de mati\u00e8re, les pr\u00e9dictions concernant la fusion proprement dite sont plus difficiles. Les calques ne concernent donc que la partie (r\u00e9solue analytiquement) de la longue spirale des deux \u00e9toiles l\u2019une vers l\u2019autre. Il faudra donc \u00eatre capable de rep\u00e9rer l\u2019inattendu pour la partie correspondant \u00e0 la fusion.<\/p>\n\n

Des masses surprenantes<\/h2>\n\n

En plus de confirmer l\u2019existence des ondes gravitationnelles, la d\u00e9couverte annonc\u00e9e en f\u00e9vrier \u00e9tait \u00e9tonnante car les trous noirs qui ont fusionn\u00e9 poss\u00e9daient une masse bien plus importante que ce que l\u2019on attendait. Nos mod\u00e8les pr\u00e9disaient l\u2019existence de trous noirs de 10 \u00e0 20\u00a0masses solaires. Cette premi\u00e8re observation directe de trous noirs r\u00e9v\u00e9lait des objets de 29 et 36\u00a0masses solaires, fusionnant pour donner un trou noir de plus de 60\u00a0masses solaires\u00a0! Comme la fusion de trous noirs n\u2019est pas observable avec les messagers habituellement utilis\u00e9s en astronomie, aucune n\u2019avait pu \u00eatre observ\u00e9e jusque-l\u00e0. Ces masses surprenantes remettent donc en question les mod\u00e8les que nous avions pour d\u00e9crire un trou noir.<\/p>\n\n

La deuxi\u00e8me d\u00e9tection \u00e9tait \u00e9galement issue de la fusion de deux trous noirs. Au Laboratoire de l\u2019Acc\u00e9l\u00e9rateur lin\u00e9aire membre de la collaboration VIRGO<\/a>, nous esp\u00e9rons aussi rep\u00e9rer d\u2019autres sources qui d\u00e9voileraient une physique plus riche. Quatre groupes travaillent actuellement \u00e0 l\u2019analyse des donn\u00e9es de LIGO\u00a0: ceux qui \u00e9tudient les \u00ab\u00a0binaires\u00a0\u00bb (trous noirs, \u00e9toiles \u00e0 neutrons) ont vu leurs v\u0153ux exauc\u00e9s l\u2019an dernier mais d\u2019autres chercheurs travaillent sur les signaux \u00ab\u00a0burst\u00a0\u00bb (des supernovae aux\u2026 cordes cosmiques) qui sont encore mal pr\u00e9dits, sur les \u00ab\u00a0fonds stochastiques\u00a0\u00bb d\u2019origine cosmologique ou astrophysique, ou encore sur les signaux p\u00e9riodiques (pulsars).<\/p>\n\n

Une nouvelle astronomie<\/h2>\n\n

Les trous noirs, sans mati\u00e8re, sont en effet les sources d\u2019ondes gravitationnelles les plus \u00ab\u00a0simples\u00a0\u00bb. Les autres sources produisent des signaux optiques, radio ou \u00e9lectromagn\u00e9tiques ou des neutrinos, en plus des ondes gravitationnelles. Une extraordinaire astronomie \u00ab\u00a0multi-messagers\u00a0\u00bb se met ainsi en place\u00a0: pour un m\u00eame objet observ\u00e9, des informations compl\u00e9mentaires peuvent nous parvenir par des canaux diff\u00e9rents. Une supernova pourra ainsi \u00eatre d\u00e9tect\u00e9e d\u2019abord par les ondes gravitationnelles puis les neutrinos avant le flash lumineux.<\/p>\n\n

Jusqu\u2019ici, seul ce dernier \u00e9tait rep\u00e9rable\u00a0: il nous signalait l\u2019\u00e9v\u00e9nement bien trop tard pour avoir acc\u00e8s \u00e0 l\u2019ensemble du processus et aux informations qui pourraient \u00eatre r\u00e9v\u00e9l\u00e9es par les ondes gravitationnelles.<\/p>\n\n

Chaque signal demande une analyse diff\u00e9rente et une utilisation particuli\u00e8re des donn\u00e9es recueillies par les d\u00e9tecteurs. Ceux-ci seront par exemple sensibles seulement aux supernovae issues de notre propre galaxie (un \u00e0 deux sont pr\u00e9vues par si\u00e8cle\u00a0!), alors que les binaires de trous noirs, plus \u00e9nerg\u00e9tiques, seront visibles plus loin. \u00c0 plein r\u00e9gime sur LIGO et VIRGO, on vise jusqu\u2019\u00e0 plusieurs dizaines de d\u00e9tections d\u2019ondes gravitationnelles par an et jusqu\u2019\u00e0 des distances d\u00e9passant le gigaparsec (l\u2019univers observable a un diam\u00e8tre d\u2019environ 28.5\u00a0gigaparsecs).<\/p>\n\n

Pi\u00e8ces optiques<\/h2>\n\n

Le LAL est par ailleurs tr\u00e8s impliqu\u00e9 dans le d\u00e9veloppement de l\u2019instrumentation utilis\u00e9e par VIRGO, notamment dans le contr\u00f4le du d\u00e9tecteur. Cet instrument est tr\u00e8s sensible aux bruits sismiques, \u00e0 l\u2019agitation thermique, etc. Le contr\u00f4le des pi\u00e8ces optiques est donc tr\u00e8s complexe et doit \u00eatre tr\u00e8s pr\u00e9cis. Nous d\u00e9veloppons aussi des m\u00e9thodes d\u2019optimisation pour am\u00e9liorer la sensibilit\u00e9 du d\u00e9tecteur. Il y aussi de nombreux bruits possibles qu\u2019il faut caract\u00e9riser pour les rep\u00e9rer (certains miment par exemple des supernovae\u00a0!) et chercher \u00e0 \u00e9liminer. Pour nous aider dans ces t\u00e2ches, nous avons un prototype \u00e0 disposition, une sorte de mini-VIRGO.<\/p>\n\n

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\n Instrumentation du d\u00e9tecteur Advanced Virgo (CALVA).<\/span>\n calvaoptics\/LAL<\/span>, Author provided<\/span><\/span>\n <\/figcaption>\n <\/figure>\n\n

Le \u00ab\u00a0vrai\u00a0\u00bb VIRGO est en ce moment en fin de travaux de mise \u00e0 niveau. Cet \u00ab\u00a0Advanced VIRGO\u00a0\u00bb devrait \u00eatre pr\u00eat bient\u00f4t. Puisque LIGO sera encore en fonctionnement sans doute jusqu\u2019\u00e0 fin ao\u00fbt, les collaborations disposeront alors de 3\u00a0d\u00e9tecteurs qui pourront travailler main dans la main pour mieux reconstruire les signaux re\u00e7us et pr\u00e9ciser la position des sources de ces signaux dans le ciel. Au LAL, nous r\u00eavons de faire aussi bien que LIGO en rep\u00e9rant une fusion de trous noirs puis de d\u00e9tecter de nouveaux types de sources pour la premi\u00e8re fois\u00a0!\"The<\/p>\n\n

Patrice Hello<\/a>, Chercheur en astronomie gravitationnelle, directeur de l\u2019\u00e9quipe Virgo du LAL, Universit\u00e9 Paris-Saclay<\/a><\/em><\/span><\/p>\n\n

Cet article est republi\u00e9 \u00e0 partir de The Conversation<\/a> sous licence Creative Commons. Lire l\u2019article original<\/a>.<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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