Le Pouvoir de l 'Imaginaire (474):Reprise des Propriétés de l' Espace-temps : suite
Continuons d’examiner les conditions d’expansion des ondes gravitationnelles puisque hier ma critique de l’article de la Collaboration LIGO m’a conduit à me demander déjà si leur traitement combinatoire par N modèles différents d’ondes OGs ne poussait pas l’analyse PEUT ETRE trop loin
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Commençons par remettre en historique ce qui a poussé EINSTEIN à prédire un tel type d’onde . j ai pris l’habitude depuis longtemps ici de me priver au maximum du rappel des équations , tout en indiquant à quelques-uns de mes lecteurs scientifiques où retrouver les calculs dans leurs détails . Donc pour ceux que ceux-là intéressent , j’en ai mis en référence en fin d’article ….
Restons donc sur des mots simples : S’intéressant aux conséquences de la relativité générale, Einstein mit en évidence dès 1916 la possibilité d’une solution ondulatoire à ses équations dans l’approximation de champs faibles. Ou encore comment une telle onde peut perturber la métrique en se propageant dans un espace quasiment plat et vide ( dit de MINKOWSKI), c’est à dire sans sources de champ gravitationnel ?La réponse est obtenue pas divers procédés de maths ( linéarisation etc. ) et indique que cette onde va déjà se propager non pas à vitesse infinie mais à la célérité de la lumière ….
Et ensuite ? On peut se poser comme moi hier la question de l’énergie transportée par une onde gravitationnelle. Ceci pose d’abord la question du transfert de l’énergie à un milieu qui soit une sorte de masse test ….On montre qu’ une masse test ne ressentira rien et par divers raisonnements qu’ on devra en prendre deux sur une petite région de l’espace-temps pour voir des déplacements relatifs entre les deux ……
Et pour continuer ,si on veut bien accepter l’idée que l’univers est un peu plus compliqué que celui de MINKOWSKI ,alors il faut se colleter avec les équations d’Einstein plus complètes, c’est à dire avec un second membre contenant le célèbre tenseur énergie-impulsion du grand ALBERT…….Et à ce moment là , on se rend compte que ,contrairement au cas de l’électromagnétisme où un rayonnement dipolaire peut exister à la suite de la variation locale d’une densité de charge, ceci n’est pas possible en gravitation :le rayonnement gravitationnel ne peut être que quadripolaire au mieux !!!
Diable ! Où cela nous entraine-t-il ?: le couplage de la matière à la gravité est très faible, Ce n’est pas parce que vous recevez une pomme sur la tête que ce sont les 100 kilos de votre corps qui l’ont fait tomber ! Mais parce que sous vous il y a la masse terrestre !!! Par comparaison avec un rayonnement E.M il faut alors jauger le facteur G/c4 e qui est de l’ordre de 10−44 s2m−1 kg−1…..Et par conséquent les seules ondes gravitationnelles que l’on peut espérer détecter seront celles provenant de sources astrophysiques avec des accélérations de VARIATIONS de masse énormissime …..
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OU NOUS CONDUIT CE CONSTAT ?
Hier , dans mon dernier paragraphe j’ai abordé la question du transfert d’énergie de l espace –temps entourant un tel type d’évènement et le mathématicien la transforme e n solution à donner à l’équation la plus complété d’EINSTEIN , à savoir celle contenant le terme Λ attribuable à l’énergie du vide …..
Pour le physicien hérétique « partiel » que je suis devenu , je me dois alors de donner une explication fortement pédagogique à mes lecteurs ( mais encore dépourvue d’équations !)
Si nous faisons un tour d’horizon des sources d’ondes gravitationnelles habituellement considérées (de durée limitée à quelques dizaines de secondes.) nous trouverons les supernovæ et toutes les sources de coalescences rapides possibles …..Mais en est-il une que j’aurais oublié ?????
Mais oui bien sûr !Car si l’on doit suivre tous ceux qui croient a un BIG BANG , ou à une inflation gigantesque de l’Espace et même aux rebonds ou aux cycles de l’UNIVERS nous devrions trouver des traces d’ondes gravitationnelles amortie et résiduelles de tous ces évènements …..
Il devrait exister un fond aléatoire d’ondes gravitationnelles, dans lequel nous baignerions et de deux origines. La première serait la superposition de l’ensemble des sources très faibles dont nous ne savons pas faire le distinguo individuel . La seconde est la génération d’ondes gravitationnelles dans ce supposé univers événementiel primaire si « bousculé » ! Ondes qui nous parviendraient aujourd’hui sous la forme d’un fond, et pourquoi pas similaire au rayonnement de fond diffus cosmologique dans le domaine électromagnétique. Mais avec la différence que le découplage des ondes gravitationnelles s’est fait beaucoup plus tôt ( parait-il)dans l’histoire de l’univers que pour les photons.
Ne me demandez surtout pas de vous dire comment s’y prendre car j’ai encore en mémoire les publications sur ce sujet de la mission US BICEP 2 démenties ensuite par J.L PUGET !
A suivre
Ref possible -1 /: THIBAUT DAMOUR Séminaire : ondes gravitationnelles et trous noirs | Ecole polytechniquehttps://www.polytechnique.edu/fr/.../seminaire-ondes-gravitationnelles-et-trous-noirs
2/ PDF]Ondes gravitationnelles, aspects théoriques et ... - LAPP - IN2P3lappweb.in2p3.fr/~buskulic/cours/Notes_cours_Buskulic_Jijel.pdf
Le Pouvoir de l 'Imaginaire (473):Reprise des Propriétés de l' Espace-temps : Nouvelles ondes gravitationnelles????
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1 : Bis repetita placent,( en français : on prend les mêmes et on recommence…) !!!!!
Après la détection en décembre 2015 des ondes gravitationnelles issues de la fusion de deux trous noirs provenant de GW150914 , tous les scientifiques se posaient la question de la fréquence de ces tremblotements de l’espace-temps…..Il faut dire que la collaboration LIGO VIRGO travaille par interférométrie et doit « dégraisser » les minimes signaux obtenus , venus de l’espace lointain , de toutes les vibrations parasites terrestres et cela requiert une précision extrême ….. Voici les explications que le site en francais de la Collaboration nous donne ( copier-coller partiel)
« Comme pour la première détection, GW151226 a été observé par les deux instruments “LIGO avancés” situés à Hanford (état de Washington) et Livingston (en Louisiane). La Figure 1 montre les données enregistrées par les détecteurs lors de la dernière seconde précédant la fusion des deux trous noirs. Contrairement au premier événement qui ressortait clairement du “bruit de fond”, le nouveau signal est invisible de prime abord dans les données. C’est parce son amplitude est plus faible et aussi parce qu’il s’étale sur une plus longue durée : environ 1 seconde au lieu de 0,2 seconde pour GW150914. Malgré l’impossibilité de voir cet événement à l’oeil, les programmes informatiques d’analyse l’ont clairement identifié. »
Comme je vous l’avais signalé dans mon premier article ,le bruit de fond terrestre peut avoir plusieurs origines et « noyer » la faiblesse du signal de l’OG . Voici les astuces que LIGOa développées ( copier- coller) : « La première indication de la présence d’une OG est venue d’un algorithme qui analyse les données en temps réel juste après leur enregistrement. GW151226 a ainsi été identifié comme un candidat OG prometteur à peine 70 secondes après le passage du signal sur Terre. Environ une minute plus tard, les premières estimations des paramètres de la source étaient disponibles. Cet algorithme utilise le filtrage adapté pour rechercher des OGs. Dans cette technique, les données sont comparées à un catalogue de formes d’ondes attendues pour la source recherchée (ici un système binaire de trous noirs). Si l’une de ces formes d’onde est trouvée au même instant dans les données des deux détecteurs, on a un candidat OG. Le filtrage adapté s’est révélé fondamental pour identifier et analyser le signal GW151226 qui était plus faible que celui de la première détection (GW150914). La Figure 2 montre le résultat obtenu après plusieurs mois de travail par une méthode d’analyse basée sur cette même technique……..Une technique différente est donc utilisée pour obtenir ces informations : on teste un grand nombre de combinaisons de paramètres en calculant à chaque fois la forme d’onde correspondante et on la compare au signal détecté. Cette approche permet de sélectionner les combinaisons de paramètres qui peuvent expliquer les observations et de calculer la probabilité que ces paramètres soient ceux de la vraie source. La Figure 3 montre un très bon accord entre le signal d’OG reconstruit dans le détecteur Livingston en utilisant le jeu de paramètres les plus probables et une forme d’onde calculée numériquement à partir des équations d’Einstein de la théorie de la relativité générale. »
Il y a donc là une combinaison efficace et puissante de mathématiques sur modèles RG divers et un usage de l’analyse combinatoire et des statistiques ….
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2 :ET ALORS ? QU A-T-ON TROUVE ???
Je ne vous donne pas tous les détails que vous trouverez sur leur site , voici l essentiel du résultat : (copier-coller) « En comparant des millions de formes d’onde aux données, on peut trouver les combinaisons de paramètres du système binaire qui décrivent le mieux le signal. La Figure 4 montre le résultat obtenu pour les masses des deux astres : il y a 99% de chances que la masse du plus petit objet compact soit supérieure à 4,5 fois la masse du Soleil, une valeur bien supérieure aux prédictions théoriques pour la masse d’une étoile à neutrons. Ainsi, nous sommes presque certains d’avoir observé un système binaire de trous noirs ! Les distributions des masses des deux trois noirs sont centrées à environ 14 et 8 fois la masse du Soleil. Après la fusion, le trou noir résultant a une masse d’environ 21 fois celle du Soleil. ……On peut également déduire des mesures que la fusion s’est déroulée à une distance d’environ 1,4 milliard d’années-lumière. Ces ondes gravitationnelles ont donc parcouru une distance similaire à celles qui sont venues de la première source détectée, GW150914. »
Laissant de côté les critiques que pourraient porter les matheux ou les statisticiens je me réserve celles des physiciens … On ne peut pas remonter à l’énergie de spin de ces trous noirs initiaux ainsi qu’a celle du trou noir final , si bien que l’on ressent l’insatisfaction de l’ignorance de l’énergie précise dissipée dans l’Espace …..Dans ces conditions je m’interroge sur la précision et la pertinence de toute la modélisation citée ci-dessus ……Quand on ne sait trop exactement ce qui va se dissiper , comment définir l’onde porteuse , son amplitude et sa fréquence ? ATTENTION ! La collaboration LIGO n’est-elle pas en train , à force de maths + ETC de prendre les vessies pour des lanternes ?
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3 : QUELLES FORMES D’ENERGIE SONT DISSIPEES ?
Dès que l’on admet la variation de place d’un objet matériel dans l’espace , on est tenu d’utiliser l’équation aux dimensions du travail nécessaire ΔW=m .ΔL et si l’on envisage que ΔL le déplacement soit aussi petit que la taille d’un atome ,en revanche pour m il s’agit de la masse de tout l’espace présente à 4 pi stéradian autour des 2 trous noirs……S e posent alors en premier les questions non pas du déplacement de l’objet matériel contenu mais celui de la « sur- structure » de l’espace-temps revendiqué par la R.G …..
A SUIVRE
PS / les figures débordant du cadre je prie mes lecteurs de les voir sur la publication originale trouvable sur internet
