Le titre de PHYS ORG SCIENCE X est tentateur !V-t-il tenir ses
promesses ?
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Gravitational-wave
scientists propose new method to refine the Hubble Constant—the expansion and
age of the universe
by ARC
Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery
Le titre de PHYS ORG
/SCIENCE X est tentateur /Va –t-il tenir
ses promesses ?
‘’Gravitational-wave
scientists propose new method to refine the Hubble Constant—the expansion and
age of the universe’’
by ARC
Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery
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Les scientifiques des ondes gravitationnelles proposent une
nouvelle méthode pour affiner la constante de Hubble - l'expansion et l'âge de
l'univers
par ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery
PHOTO/Illustration de l’artiste d’une paire d’étoiles à
neutrons qui fusionnent. Crédit: Carl Knox, Université OzGrav-Swinburne
Une équipe de scientifiques internationaux, dirigée par
l'Institut galicien de physique des hautes énergies (IGFAE) et le Centre
d'excellence de l'ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav),
a proposé une méthode simple et nouvelle pour ramener la précision des mesures
constantes de Hubble à 2% en utilisant une seule observation d'une paire
d'étoiles à neutrons en fusion.
L'univers est en expansion continue. Pour cette raison, des
objets tels que les galaxies s'éloignent
de nous. En fait, plus ils sont éloignés, plus ils se déplacent rapidement. Les
scientifiques décrivent cette expansion à travers un nombre célèbre connu sous
le nom de constante de Hubble, qui nous indique à quelle vitesse les objets de
l'univers s'éloignent de nous en fonction de leur distance par rapport à nous.
En mesurant la constante de Hubble de manière précise, nous pouvons également
déterminer certaines des propriétés les plus fondamentales de l'univers, y
compris son âge.
Pendant des décennies, les scientifiques ont mesuré la
constante de Hubble avec une précision croissante, collectant les signaux
électromagnétiques émis dans tout l'univers mais arrivant à un résultat
difficile: les deux meilleures mesures actuelles donnent des résultats
incohérents. Depuis 2015, les scientifiques tentent de relever ce défi avec la
science des ondes gravitationnelles, ondulations produites dans le tissu de l'espace-temps qui
se déplacent à la vitesse de la lumière. Les ondes gravitationnelles sont
générées lors des événements cosmiques les plus violents et fournissent un
nouveau canal d'information sur l'univers. Elles sont émises lors de la
collision de deux étoiles à neutrons - les noyaux denses d'étoiles précédemment
effondrées - et peuvent aider les scientifiques à approfondir le mystère
constant de Hubble.
Contrairement aux trous noirs, les étoiles à neutrons qui
fusionnent produisent à la fois des
ondes gravitationnelles et des électromagnétiques, telles que les rayons X,
les ondes radio et la lumière visible. Alors que les ondes gravitationnelles
peuvent mesurer la distance entre la fusion des étoiles à neutrons et la Terre, les ondes
électromagnétiques peuvent mesurer à quelle vitesse toute la galaxie porteuse s'éloigne de la Terre. Cela crée une nouvelle
façon de mesurer la constante de Hubble. Cependant, même avec l'aide des ondes gravitationnelles,
il est toujours difficile de mesurer la distance des fusions - c'est en partie
pourquoi les mesures actuelles basées sur les ondes gravitationnelles de la
constante de Hubble ont une incertitude d'environ 16%, beaucoup plus grande que
mesures existantes utilisant d'autres techniques traditionnelles.
Dans un article récemment publié dans Astrophysical Journal
Letters, une équipe de scientifiques dirigée par le Centre d'excellence de
l'ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav) et le professeur
Juan Calderón Bustillo, ancien élève de l'Université Monash (maintenant La
Caixa Junior Leader et Marie Curie Fellow à l'institut galicien of High Energy
Physics of the University of Santiago de Compostela, Spain), a proposé une
méthode simple et nouvelle pour ramener la précision de ces mesures à 2% en
utilisant une seule observation d'une paire d'étoiles à neutrons en fusion.
Selon le professeur Calderón Bustillo, il est difficile
d'interpréter à quelle distance ces fusions se produisent car «actuellement, on
ne peut pas dire si le binaire est très loin et fait face à la Terre, ou s'il
est beaucoup plus proche, avec la Terre dans son plan orbital. " Pour
trancher entre ces deux scénarios, l'équipe a proposé d'étudier des composantes
secondaires, beaucoup plus faibles, des signaux d'ondes gravitationnelles émis
par les fusions neutrons-étoiles, appelées modes supérieurs.
«Tout comme un orchestre joue différents instruments, les
fusions d'étoiles à neutrons émettent des ondes gravitationnelles à travers
différents modes», explique le professeur Calderón Bustillo. "Lorsque les
étoiles à neutrons qui fusionnent vous font face, vous n'entendrez que
l'instrument le plus fort. Cependant, si vous êtes proche du plan orbital de la
fusion, vous devriez également entendre les étoiles secondaires. Cela nous
permet de déterminer l'inclinaison de la fusion, et mieux mesurer la distance.
"
Cependant, la méthode n'est pas complètement nouvelle: «Nous
savons que cela fonctionne bien pour le cas de fusions de trous noirs très
massifs car nos détecteurs actuels peuvent enregistrer l'instant de fusion
lorsque les modes supérieurs sont les plus importants. Mais dans le cas des
étoiles à neutrons, le la hauteur du signal de fusion est si élevée que nos
détecteurs ne peuvent pas l'enregistrer.
Nous ne pouvons enregistrer que les orbites antérieures », explique
le professeur Calderón Bustillo.
Les futurs détecteurs d'ondes gravitationnelles, comme le
projet australien proposé NEMO, pourront accéder à l'étape de fusion actuelle
des étoiles à neutrons. "Lorsque deux étoiles à neutrons fusionnent, la
physique nucléaire qui régit leur matière peut provoquer des signaux très
riches qui, s'ils sont détectés correctement , pourraient nous permettre de
savoir exactement où se trouve la Terre par rapport au plan orbital de la
fusion", explique le co-auteur et OzGrav Chercheur en chef, Dr Paul Lasky,
de l'Université Monash. Le Dr Lasky est également l'un des chefs de file du
projet NEMO. «Un détecteur comme NEMO pourrait détecter ces signaux riches»,
ajoute-t-il.
Dans leur étude, l'équipe a réalisé des simulations
informatiques de fusions à neutrons et d'étoiles qui peuvent révéler l'effet de
la physique nucléaire des étoiles sur les ondes gravitationnelles. En étudiant
ces simulations, l'équipe a déterminé qu'un détecteur comme NEMO pouvait
mesurer la constante de Hubble avec une précision de 2%.
Co-auteur de l'étude, le professeur Tim Dietrich, de
l'Université de Potsdam, a déclaré: "Nous avons constaté que les petits
détails décrivant le comportement des neutrons à l'intérieur de l'étoile
produisent des signatures subtiles dans les ondes gravitationnelles qui peuvent
grandement aider à déterminer le taux d'expansion . Il est fascinant de voir
comment des effets à la plus petite échelle nucléaire peuvent permettre de déduire ce qui se passe à la plus
grande échelle cosmologique possible. "
Samson Leong, étudiant de premier cycle à l'Université
chinoise de Hong Kong et co-auteur de l'étude souligne que "l'une des
choses les plus excitantes à propos de notre résultat est que nous avons obtenu
une telle amélioration tout en considérant un scénario plutôt conservateur. Et
puisque NEMO fonctionne soyez sensible à l'émission de ces fusion et s des détecteurs plus évolués comme
le télescope Einstein ou Cosmic Explorer seront encore plus sensibles, nous
permettant ainsi de mesurer l'expansion de l'univers avec une précision encore
meilleure! "
L'une des implications les plus remarquables de cette étude
est qu'elle pourrait déterminer si l'univers se développe uniformément dans
l'espace comme on le suppose actuellement. «Les méthodes précédentes pour
atteindre ce niveau de précision reposaient sur la combinaison de nombreuses
observations, en supposant que la constante de Hubble est la même dans toutes
les directions et tout au long de l'histoire de l'univers», explique Calderón Bustillo.
"Dans notre cas, chaque événement individuel donnerait une estimation très
précise de" sa propre constante de Hubble ", nous permettant de
tester si c'est réellement une constante ou si elle varie dans l'espace et le
temps."
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information: Juan Calderón Bustillo et al. Mapping the Universe Expansion:
Enabling Percent-level Measurements of the Hubble Constant with a Single Binary
Neutron-star Merger Detection, The Astrophysical Journal Letters (2021). DOI:
10.3847/2041-8213/abf502
On Arxiv: arxiv.org/abs/2006.11525
Journal information: Astrophysical Journal Letters
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MON COMMENTAIRE
J’apporte d’ abord
aux lecteurs quelques préliminaires de base :1 /La
constante de Hubble, H0, est le nom donné à une supposée constante de proportionnalité reliant distance
et vitesse de récession apparente des galaxies dans l'univers observable à
l'instant présent dans la loi dite de Hubble.
2/ Dans la nouvelle étude,(2019 )l'équipe de A .Riess l’ évalue à 74,03
km/s/Mpc (kilomètres par seconde par mégaparsec), plus ou moins 1,42. Chiffre
incohérent avec les données de Planck la fixant à environ à 67,4 km/s/Mpc, plus ou moins 0,5.Nov 5,
2020
3/ L'expansion de
l'univers est le modèle théorique proposée de Al.
Friedmann pour rendre compte du fait que l'univers ne se soit pas déjà effondré
sur lui même sous l'effet de la gravitation. ... Ce qui suppose donc que celui-ci était par le passé plus dense et
donc plus chaud.
4/ L’exploitation des mesures se fait sur la mesure du ‘’red shift’ le décalage vers le rouge d une frréquence E.M précise
par l’effet DOPPLER –FIZEAU
Mon opinion sur ce travail ???? Encore
bien trop d indétermination :je
m’étonne donc de cette
revandication de précision accrue !!!!
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