ONDES GRAVITATIONNELLES

Dans la formulation de la relativité générale, une onde gravitationnelle est l’équivalent d’une onde électromagnétique (radio, lumineuse...) lorsqu’on considère un phénomène gravitationnel. Les équations d’Einstein qui régissent la théorie moderne de la gravitation prédisent que, de façon semblable au rayonnement de photons qui accompagne l’accélération d’une particule électriquement chargée et emporte une partie de l’énergie de cette particule, l’émission d’une onde gravitationnelle accompagnerait certaines modifications de la distribution de masse d’un système. Comme l’onde électromagnétique, l’onde gravitationnelle transporte de l’énergie et se déplace à la vitesse de la lumière, mais aucun formalisme cohérent ne sait actuellement la quantifier en « gravitons » comme l’onde électromagnétique l’est en termes de photons. L’émission d’ondes gravitationnelles disparaît dans la limite des champs de gravitation variant faiblement avec le temps – la limite « classique » où la relativité générale s’identifie avec la théorie de la gravité de Newton. La faiblesse intrinsèque de l’interaction gravitationnelle rend extraordinairement difficile la mise en évidence expérimentale de ce type d’onde. Le signal détecté en septembre 2015 par l’expérience LIGO – et son adéquation avec le signal attendu pour la coalescence de deux trous noirs – a été la première indication expérimentale de la pertinence de ce concept issu de la physique théorique. Il est l’événement fondateur d’une nouvelle astronomie de l’univers lointain et en particulier de ses événements les plus violents.

Implantation de l’interféromètre du projet LIGO à Livingston

Photographie

Photographie aérienne du site de l'interféromètre LIGO à Livingston. Les faisceaux laser permettant la détection des ondes gravitationnelles circulent à l'intérieur des deux bras, longs de quatre kilomètres, qui forment un angle droit au niveau des bâtiments centraux. 

Crédits : LIGO

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Formation d’ondes gravitationnelles lors de la coalescence de deux trous noirs

Dessin

Vue d’artiste de la formation d’ondes gravitationnelles lors de la coalescence de deux trous noirs. 

Crédits : R. Hurt/ Caltech-JPL

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Fusion de trous noirs et ondes gravitationnelles

Photographie

La fusion de deux trous noirs, qui sont deux objets massifs, induit une diminution de la masse résultante et donc une libération brutale d'énergie. Celle-ci se dissipe sous la forme d'ondes dites gravitationnelles, prédites par la théorie de la relativité généralisée d'Albert Einstein. Les... 

Crédits : Science Photo Library/ AKG-images

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La relativité générale

Genèse de la relativité générale et principes

Après avoir proposé en 1905 la relativité restreinte, une nouvelle cinématique permettant de décrire de façon cohérente les phénomènes physiques qui mettent en jeu des vitesses proches de celle de la lumière, Albert Einstein entreprit de généraliser le principe de relativité qu [...]

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Implantation de l’interféromètre du projet LIGO à Livingston
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Formation d’ondes gravitationnelles lors de la coalescence de deux trous noirs
Crédits : R. Hurt/ Caltech-JPL

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Fusion de trous noirs et ondes gravitationnelles
Crédits : Science Photo Library/ AKG-images

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Signal d’une onde gravitationnelle
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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