R. Blessé, Caltech/JPL.
Depuis Albert Einstein d’abord prédit leur existence il y a un siècle, les physiciens ont été à la chasse pour les ondes gravitationnelles, des ondulations dans le tissu de l’espace-temps. Que la chasse est maintenant terminée. Les ondes gravitationnelles existent, et nous l’avons trouvé.
C’est selon des chercheurs de l’Interféromètre Laser Observatoire d’Ondes Gravitationnelles (LIGO), qui ont été pris pendant des semaines, en travaillant rond-le-horloge pour confirmer que la première détection directe des ondes gravitationnelles est la vraie affaire. Les faux signaux ont été détectés avant, et même si les rumeurs d’abord été rapportée par Gizmodo ont été en train de voler pendant un mois, la LIGO équipe voulait être absolument certain avant de faire une annonce officielle.
Cette annonce vient d’arriver. Les ondes gravitationnelles ont été observés le 14 septembre, 2015 à 5:51 am ET par les deux LIGO détecteurs, situé à Livingston, Louisiane, et de Hanford (Washington). La source? Un trou noir supermassif de la collision qui a eu lieu à 1,3 milliards d’années. Quand elle a eu lieu, soit environ trois fois la masse du soleil est convertie en énergie en une fraction de seconde.
La découverte a été accepté pour publication dans physical Review Letters.
Les ondes gravitationnelles sont des ondulations dans l’univers causés par certains des plus énergiques des événements cosmiques, provenant de l’explosion d’étoiles de trou noir supermassif fusions. Comme ils se propagent à travers l’espace et le temps, les ondes gravitationnelles causer de petites secousses dans les atomes qui composent la matière. Alors que selon les prévisions d’Einstein dans sa théorie de la relativité générale en 1916, et leur existence a été indirectement démontré dans les années 1980, il n’était pas jusqu’à ce que le LIGO détecteur est venu en ligne en 2002 que cette chasse à l’insaisissable ondulations de l’espace-temps a commencé à devenir sérieuse.
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Mais la première génération de LIGO expérience, qui a duré huit ans, n’était pas assez sensible. Ce qui est compréhensible. Les ondes gravitationnelles sont minuscules— atomique frousse qui traversent notre monde, lorsque deux trous noirs bash ensemble dans une galaxie lointaine, sont de l’ordre d’un milliardième de milliardième le diamètre d’un atome. LIGO les détecte par procuration, à l’aide de lasers haute puissance à mesurer de minuscules changements dans la distance entre deux objets placés à des milliers de miles de distance. Un million de choses peut le visser en place, y compris un grondement de train de marchandises, un tremblement dans la Terre, et la triste réalité que tous les objets ayant une température supérieure au zéro absolu vibrent tout le temps.
Après une série de mises à niveau qui a duré de 2010 à 2015, LIGO était de retour en ligne cet automne. Avec des lasers plus puissants et un système pour isoler l’expérience de vibrations dans le sol, les perspectives de la détection de la première ondes gravitationnelles n’ont jamais regardé mieux. Certains scientifiques ont même prédit que nous aurions notre premier positif de détection en 2016—, mais peu ont su rapidement qu’il viendrait.
En fait, LIGO vu ondes gravitationnelles presque immédiatement. L’équipe a ensuite passé la totalité de l’automne de manière exhaustive enquêter sur les éventuelles instrumentale et les perturbations environnementales, afin de confirmer que le signal était réel.
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Selon la théorie d’Einstein de la relativité, quand une paire de trous noirs de l’orbite sur l’autre, ils perdent de l’énergie lentement, les obligeant à se glisser progressivement de plus près. Dans les dernières minutes de leur fusion, ils accélèrent considérablement, jusqu’à ce que finalement, se déplaçant à environ la moitié de la vitesse de la lumière, ils bash ensemble, formant un grand trou noir. Une énorme explosion d’énergie est libérée, se propageant à travers l’espace comme des ondes gravitationnelles.
Les deux trous noirs derrière le tout le brouhaha, les 29 et 36 fois la masse du Soleil, respectivement. Pendant le pic de leur collision cosmique, LIGO les chercheurs estiment que leur puissance était de 50 fois celui de l’ensemble de l’univers visible.
“La description de cette observation est magnifiquement décrit dans la théorie d’Einstein de la relativité générale formulée il y a 100 ans et comprend le premier test de la théorie à la forte gravitation”, a déclaré Rainer Weiss, qui, le premier, a proposé de LIGO comme un moyen de détection d’ondes gravitationnelles dans les années 1980. “Il aurait été merveilleux de voir Einstein du visage, nous avons été en mesure de le lui dire.”
La découverte des ondes gravitationnelles a été un secret de polichinelle depuis des semaines maintenant. Les chercheurs d’excitation obtenu le meilleur d’entre eux, à plusieurs reprises, y compris la semaine dernière, lors de la physique théorique, Clifford Burgess, de l’Université McMaster, à Hamilton, au Canada, a envoyé un courriel à l’ensemble de son département, en leur disant que LIGO avait trouvé un vrai, et “spectaculaire” dans le signal de deux grands trous noirs fusionnent.
Maintenant, le museau a été levé et les physiciens peuvent geek au sommet de leurs poumons. Gardez un œil sur les médias sociaux aujourd’hui, il devrait être un chahut.
La découverte des ondes gravitationnelles confirme un aspect important de la théorie de la relativité, mais il fait beaucoup plus que cela. Littéralement, il s’ouvre un nouveau chapitre de notre exploration du cosmos, un rayonnement électromagnétique n’est plus notre seul outil de “voir” l’univers. Comme le MIT astrophysicien Scott Hughes Gizmodo dit dans un entretien téléphonique, nous pouvons utiliser des ondes gravitationnelles pour la sonde de mystérieux objets célestes comme des trous noirs et des étoiles à neutrons, qui, en général, pas de lumière.
“Il y a beaucoup de riches informations codées dans les ondes gravitationnelles,” at-il dit, notant que la forme de l’espace-temps d’ondulation peut nous dire sur la taille et le mouvement de l’objet qui l’a produite. “En tant qu’astronome, j’essaie de penser sur la façon d’aller de l’ “son”, de la forme d’onde de LIGO mesures, les paramètres qui produisent que de la forme d’onde.”
Hughes note également qu’une fois que nos détecteurs sont suffisamment sensibles pour attraper les ondes gravitationnelles régulièrement, nous pouvons commencer à construire un recensement de l’univers le plus énergique des événements. “En fait, l’obtention de certaines données démographiques, est l’une des principales choses que nous espérons faire dans une ère de détection,” dit-il.
“Chaque fois que la première détection arrive, il va y avoir une partie, pas question”, poursuit-il. “Mais après cela, lorsque la détection devient la routine, c’est quand les choses commencent à devenir vraiment intéressant.”
Un siècle de chasse est terminée. Mais une nouvelle exploration cosmique est juste un début.
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