vendredi 12 février 2016 - par Francis, agnotologue

Des ondes gravitationnelles ? non, un tsunami

En 2016, les chercheurs du LIGO annoncent avoir détecté directement des ondes gravitationnelles à partir de la collision de deux trous noirs, le 14 septembre 2015, annonce confirmée le 11 février 2016 lors d'une conférence de la National Science Foundation à Washington.

Selon Einstein, les ondes gravitationnelles seraient des oscillations de la courbure de l'espace-temps. Dans Wikipedia on peut lire ceci : “de la même façon que les ondes électromagnétiques sont produites par les particules chargées accélérées, les ondes gravitationnelles sont produites par des masses accélérées.”

La déformation de l’espace temps qui est une autre façon de désigner les champs gravitationnels, est donc due à la présences d’objets célestes massifs répartis dans l’univers. Ces objets célestes se meuvent à des vitesses ridiculement faibles au regard de la vitesse de la lumière. Si les ondes gravitationnelles se déplaçaient à la vitesse de la lumière, je pense qu’il serait impossible de détecter de telles ondes seulement produites par de simple déplacement des masses. La preuve, cela n’a jamais été fait.

En revanche, si on imagine qu’un objet massif considérable et lointain disparaissait abruptement, un peu à l’envers du Big Bang, alors la déformation qu’engendrait (à l’imparfait) cet objet disparaitrait tout aussi abruptement : cela ne se serait pas perceptible instantanément sur Terre, mais ne serait observable que dans un délai dû à la vitesse non infinie de propagation de ladite déformation. Et cette déformation ne serait pas une oscillation mais un changement d’état : c’est-ce que j’appelle un tsunami gravitationnel.

De la même façon, un Big Bang serait susceptible d’engendrer un tel tsunami.

Pour créer une onde gravitationnelle, il faudrait un objet massif capable d’apparaître ex nihilo puis de disparaître tout aussi brutalement et de manière cyclique.

30 r�actions

Aristoto 12 février 2016 14:45

A un milliards d’ann�e lumi�re ce ne sont pas d’hypoth�tique trou noir ( faut arreter de nommer toute source de rayonnement cosmique non connu un trou noir...heuuuuu enfin de compte ce terme lui sied pas mal, on est vraiment le noir complet � ce sujet) mais une apocalypse alien conclusion d’une guerre de titan entre divinit� cosmique qui est l’origine de ce ...l�ger virevoltent du tissu de notre espace temps. Ou alors cr�ation d’un univers parall�le de secours.

Trou noir ???? J4aimerai bien en voir un tient.

Bon maintenant que le film est lanc� et ligo mis en orbite vous allez voir que TOUTE les d�tection se feront � des milliards d’ann�e lumi�re et comme pour le cas des quasars nous enterrerons touts ces petits li�vres embarrassant et sans r�ponse dans leur petit terriers.

R�pondre Lien permanent
- Taverne 12 février 2016 15:32
  
  @Aristoto
  
  J’aimerais comprendre comment peut se cr�er un trou dans un vide sid�ral. Un vide c’est du rien : du rien creus� dans du rien, c’est quoi ? Si quelqu’un peut me le dire, Albert n’�tant plus l� (paix � son �me !)
  
  R�pondre Lien permanent
- Gasty 12 février 2016 17:03
  
  @Taverne
  
  Salut Taverne,
  
  Le vide ne veut pas dire � rien �, sinon toutes les th�ories en seraient r�duites � n�ant. Tu voudrais pas qu’une chose pareil arrive ?
  
  En fait c’est simple � comprendre, c’est comme pour une bouteille de vin vide sur une table, il y a quand m�me de l’air � l’int�rieur et une table dessous.
  
  R�pondre Lien permanent
- Taverne 12 février 2016 17:09
  
  @Gasty
  
  Salut Gasty, tu sais adapter ton langage � celui de ton interlocuteur. En l’occurrence en langage de taverne. Merci. Allez, j’offre la tourn�e !
  
  R�pondre Lien permanent
- Le p’tit Charles 12 février 2016 17:17
  
  @Taverne...peut �tre que le vide n’est en fait pas aussi vide qu’on le croit, puis qu’on y trouve de la mati�re dans l’infiniment petit...Ce n’est pas parce que l’on croit voir du vide, qu’il existe r�ellement.. ?
  
  R�pondre Lien permanent
- JL 12 février 2016 17:54
  
  Je crois qu’un bonne m�taphore c’est la comptabilit� qui nous l’offre : l’univers que nous connaissons c’est l’actif, et ce que nous ne voyons pas, c’est le passif.
  
  D’ailleurs c’est un peu comme �a que le voient les �conomistes lib�raux.
  
  :- ;
  
  R�pondre Lien permanent
- La mouche du coche 12 février 2016 19:16
  
  Apr�s la discussion sur l’oignon, les ath�es se disputent maintenant sur les trous noirs. il ne faut plus dire « discuter du sexe des anges » mais « discuter des ondes gravitationnelles »
  
  R�pondre Lien permanent
kalagan75 13 février 2016 11:35

@taverne : il n’existe aucun vide en tant que tel puisque ce vide est en fait un « morceau d’espace-temps » qui doit d’ailleurs �tre constamment travers� par des particules, ondes ...

R�pondre Lien permanent
Layly Victor 13 février 2016 13:39

La comparaison entre les ondes gravitationnelles et les ondes �lectromagn�tiques qui est faite couramment ne me para�t pas opportune. Il s’agit en fait de deux ph�nom�nes compl�tement diff�rents dans leur essence m�me.

Les ondes �lectromagn�tiques se propagent gr�ce � la « polarisation du vide » ou, en d’autres termes, au courant de d�placement imagin� par Maxwell. Ce concept audacieux permet de relier l’apparition d’un champ magn�tique li� � la variation de l’induction �lectrique, y compris dans le vide, ce qui sous entend que ce m�me vide est susceptible de subir une induction.
Cette loi a permis � Maxwell de montrer que la vitesse de la lumi�re est la m�me que celle de toutes les ondes �lectromagn�tiques (dans le vide). Et elle a permis ensuite � Einstein de montrer pourquoi la vitesse de la lumi�re est une constante universelle, invariante sous les transformations de la relativit� restreinte (changement de rep�re galil�en).
Mais ceci entretient la confusion avec les ondes gravitationnelles. Dans la conception de la relativit� g�n�rale, � mon avis et suivant ma compr�hension qui peut �tre erron�e, l’espace n’existe qu’en fonction des objets massifs qui le composent. La pr�sence de ces objets massifs d�forme l’espace. C’est l’objet des �quations de la relativit� g�n�rale. D’apr�s les sp�cialistes, ces �quations sont compatibles avec la propagation de telles d�formations sous forme d’ondes (une onde est une perturbation de faible amplitude qui se propage, � la diff�rence d’une discontinuit� brutale de forte amplitude que l’auteur compare � un tsunami).
Pour s’en convaincre, il faut se farcir les �quations de la relativit� g�n�rale et v�rifier que de telles solutions existent, ce que je n’ai pas encore eu le courage et le temps de faire, et donc je fais confiance aux sp�cialistes. C’est de telles ondes qui auraient enfin �t� d�tect�es, apr�s plusieurs d�cennies d’efforts infructueux.

Merci � l’auteur pour cet effort courageux et pour les probl�mes soulev�s.

R�pondre Lien permanent
- JL 13 février 2016 15:05
  
  @Layly Victor bonjour,
  
  je ne sais trop comment interpr�ter votre commentaire : du courage, il ne m’en a gu�re fallu pour �crire �a ; quant aux probl�mes soulev�s qu’on ne peut gu�re attribuer � ce modeste billet, pourriez vous en dire un peu plus, svp ?
  
  Plus pr�cis�ment, quand vous dites ’’de telles ondes qui ont �t� d�tect�es’’ vous parlez de quoi ? De ce que je compare ici � un tsunami, ou bien de ce que l’on compare aux ondes �lectromagn�tiques ?
  
  Votre com laisse entendre que pour vous, il y a ondes et ondes : je compare volontiers les ondes gravitationnelles, non pas � des ondes �lectromagn�tiques mais � des ondes de mar�es lesquelles, hormis les mascarets, ne sont pas des vagues.
  
  Dans un plan d’eau sans vent ni perturbateurs, il n’y a ni vagues ni ondes. D’ailleurs, l’onde des po�tes c’est toujours de l’eau vive, n’est-ce pas ?
  
  R�pondre Lien permanent
Layly Victor 13 février 2016 20:28

Il me semble que j’�tais clair : je parlais des ondes gravitationnelles pr�vues par les �quations de la relativit� g�n�rale, et que l’on aurait enfin d�tect�es apr�s des d�cennies d’efforts.

Ce que je voulais simplement faire remarquer, c’est la comparaison abusive avec les ondes �lectromagn�tiques qui est faite par les journalistes, alors qu’elles sont d’une nature tr�s diff�rente.
La d�finition commun�ment admise d’une onde, c’est une perturbation de faible amplitude qui se propage sans changer les propri�t�s du milieu, � la diff�rence d’une discontinuit� ou d’une onde de choc. A part cette propri�t� math�matique commune, il y a une multitude de types d’ondes : les ondes acoustiques, en particulier les ondes sonores, les ondes sismiques, les ondes �lectromagn�tiques, les ondes « de gravitation » qui n’ont rien � voir avec les ondes gravitationnelles mais sont les perturbations qui se propagent � la surface d’un fluide dans un sillage, par exemple.
Il y a aussi, en m�canique des fluides, des ondes « solitaires », c’est � dire ne comprenant qu’une seule vague : ce sont les mascarets.

L’annonce qui a �t� faite, c’est bien la d�tection d’ondes gravitationnelles pr�vues par la th�orie.

Je ne suis pas intervenu pour faire le malin, ni pour vous contrarier, mais pour tenter d’apporter quelques pr�cisions et pour saluer votre article. La Science demande une modestie extr�me et des efforts consid�rables pour pr�ciser chaque notion, et cette abn�gation est tr�s mal vue dans un monde de blabla et de conclusions h�tives.

Mais si �a d�range, je me retire volontiers de la discussion

R�pondre Lien permanent
popov 14 février 2016 04:48

@JL

Pour cr�er une onde gravitationnelle, il faudrait un objet massif capable d’appara�tre ex nihilo puis de dispara�tre tout aussi brutalement et de mani�re cyclique.

Pourquoi ?

Quand vous jetez une pierre dans une flaque d’eau, vous obtenez des ondes concentriques (des ronds dans l’eau) et pourtant la source de ces ondes n’est pas un ph�nom�ne cyclique.

Pour faire vibrer une corde d’un instrument de musique, vous avez le choix :

Soit vous la percutez en un point (corde de piano), soit vous d�placez une petite r�gion de la corde puis vous la l�chez (corde de guitare).

Dans le premier cas, la condition initiale est une quantit� de mouvement, dans l’autre, un d�placement, tous deux des ph�nom�nes non p�riodiques.

Prenons l’exemple de la corde de guitare.

Au d�part vous imposez un d�placement. La corde prend la forme d’un « triangle ». Cette forme peut s’analyser comme une somme de toutes les ondes ayant des fr�quences auxquelles la corde peut vibrer (fr�quences propres), chacune de ces onde partielles intervenant dans la somme avec une amplitude calculable (analyse de Fourier). � cause des frottements dans l’air les vibrations � fr�quences �lev�es s’att�nuent plus rapidement que celles � fr�quences plus basses. Apr�s un certain temps, il ne reste pratiquement que la fr�quence fondamentale (la plus basse).

On arrive aux m�mes conclusions dans le cas d’une percussion, mais c’est plus difficile � expliquer sans �quations.

R�pondre Lien permanent
- JL 14 février 2016 09:06
  
  @ Layly Victor,
  
  D’une part, personne n’est jamais exclu d’un d�bat s’il y participe positivement ; d’autre part, votre intervention est positive et bienvenue ; j’en redemande.
  
  La question que je pose ici c’est : est-ce que ce tsunami comme je l’ai appel� se manifeste par des oscillations entretenues dans le temps, ou pas. Dans l’affirmative, les questions qui me viennent � l’esprit sont : quelle p�riode, quelle longueur d’onde et /ou quelle vitesse de propagation ? Et combien de temps a dur� cet �ventuel train d’ondes observ� ?
  
  Deuxi�me question : Est-ce que je dis une b�tise si j’affirme que le train d’ondes associ� � l’�v�nement perturbateur - lequel, s’il est accidentel n’est donc pas p�riodique - pourrait �tre repr�sent� par une transform�e de Fourier ?
  
  Ps. Vous aurez compris que, AMHA, les ondes gravitationnelles ne sont pas la manifestation de la gravit� �tablie associ�e aux masses non acc�l�r�es, sauf � consid�rer que l’onde gravitationnelle est de p�riode quasi-infinie aka de fr�quence quasi-fr�quence nulle, et de vitesse de propagation finie cela va sans dire ; �gale � la vitesse de la lumi�re, c’est � voir.
  
  R�pondre Lien permanent
- JL 14 février 2016 09:15
  
  @popov,
  
  Wikipedia dit : ’’La production efficace d’ondes gravitationnelles demande de tr�s grandes masses et de tr�s grandes acc�l�rations.’’
  
  L� je dois avouer que l’adjectif efficace me laisse dubitatif ; il n’est pas de moi, je ne suis pas l’auteur de ces d�finitions, cela va sans dire.
  
  Pour r�pondre � votre question, je l’ai (l’adjectif) pour ma part utilis� dans le sens suivant : capable de produire une manifestation suffisamment importante pour �tre d�tect�e � une si grande distance, par nos instruments terrestres.
  
  Ceci dit, je pense que la cr�ation quasi instantan�e ex-nihilo de masse (cf. Le Big Bang) et l’an�antissement brutal sont des sortes d’acc�l�ration - dans toutes les directions -, capables de g�n�rer une onde (des ondes gravitationnelles ?) que j’ai appel�e ici tsunami, faute de connaitre les r�ponses aux questions pos�es ci-dessus, � savoir : quelles fr�quence, longueur d’onde, vitesse, et dur�e dans le temps du ph�nom�ne observable ?
  
  R�pondre Lien permanent
- popov 14 février 2016 09:56
  
  @JL
  
  Vous avez d�j� vu une masse cr��e ex nihilo ?
  
  Quand une masse appara�t, c’est qu’il y a de l’�nergie disponible. Cette �nergie elle-m�me produit de la gravitation. Donc quand de l’�nergie se transforme en masse ou l’inverse, il n’y a pas de changement dans le champ de gravitation.
  
  R�pondre Lien permanent
- JL 14 février 2016 10:33
  
  @popov,
  
  ’’Donc quand de l’�nergie se transforme en masse ou l’inverse, il n’y a pas de changement dans le champ de gravitation.’’
  
  Penons le cas du Big Bang : qu’y avait-il avant ? S�rement pas la m�me r�partition des champs gravitationnels : A l’instant du Big Bang, les compteurs ont �t� remis � z�ro, localement.
  
  Tout ce qu’on peut dire c’est que la quantit� de mouvement avant comme apr�s dans l’univers du Big Bang, �tait, est demeur�e et demeurera nulle et invariante ; mais ceci est probablement hors sujet.
  
  Pour revenir � votre remarque pr�c�dente au sujet des ondes engendr�es par un accident, je crois que j’ai r�pondu dans mon com de 09:06, par une question qui n’en est pas une, relative � la Transform�e de Fourier.
  
  R�pondre Lien permanent
- JL 14 février 2016 13:00
  
  @popov,
  
  vous dites : ’’Donc quand de l’�nergie se transforme en masse ou l’inverse, il n’y a pas de changement dans le champ de gravitation.’’
  
  Est-ce que vous avez remarqu� qu’une acc�l�ration c’est une transformation d’�nergie, notamment en mass (e=mc^2) ?
  
  R�pondre Lien permanent
- JL 14 février 2016 13:06
  
  errata adress�e � popov :
  
  non pas e =c^2 mais
  
  m = m0 sur racine de 1 moins v^2 sur c^2
  
  (La cosse d’aller chercher les caract�res sp�ciaux).
  
  R�pondre Lien permanent
- popov 14 février 2016 13:13
  
  @JL
  
  Zakharov a d�montr� que les �quations d’Einstein admettent comme solution un type d’onde particuli�re appell�e soliton. C’est peut-�tre ce qui ressemble le plus � votre id�e de tsunami.
  
  Quelques r�f�rences :
  
  (1) Pour une bonne introduction aux solitons
  
  Waves Called Solitons (M. Remoissenet)
  Le premier tiers du livre en ligne sur googlebook
  
  (2) Plus pouss� (le chapitre 9 traite des solitons de Belinski-Zakharov)
  
  Soliton Theory and its applications (Gu Chaohao)
  
  (3) Un livre enti�rement consacr� aux solitons gravitationels
  
  Gravitational Solitons (Belinski & Verdaguer)
  Le premier tiers du livre en ligne sur googlebook
  
  Je poss�de les deux premiers livres, mais je ne me suis int�ress� qu’aux solitons topologiques. Quand au dernier, j’avoue que je ne l’ai pas lu.
  
  R�pondre Lien permanent
- popov 14 février 2016 13:32
  
  @JL
  
  Ah les caract�res sp�ciaux. Bon je ais essayer d’�crire les�quations d’Einstein
  
  Rμν - (1/2) R gμν + Λ gμν = (8 π G / c4) Tμν
  
  �a a l’air de passer ?
  
  R�pondre Lien permanent
- popov 14 février 2016 13:44
  
  @JL
  
  Apr�s correction :
  
  Rμν - (1/2) R gμν + Λ gμν = (8 π G / c4) Tμν
  
  �a commence � y ressembler.
  
  R�pondre Lien permanent
- JL 14 février 2016 13:54
  
  @popov,
  
  d�sol�, je ne suis pas assez savant pour vous suivre sur ce terrain l�. Surtout �crit en anglais.
  
  Merci quand m�me.
  
  R�pondre Lien permanent
- popov 14 février 2016 13:55
  
  @JL
  
  �a ne passe pas, les exposants et les indices sont rabot�s. Dernier essai :
  
  Rμν - (1/2) R gμν + Λ gμν = (8 π G / c4) Tμν
  
  R�pondre Lien permanent
- popov 14 février 2016 14:04
  
  @JL
  
  D�sol� pour la distraction. Je pensais avoir trouv� le moyen d’�crire les �quations en respectant toute les conventions typographique. �a marche jusqu’� la visualisation, puis le site d�truit le format dans le message d�finitif.
  
  R�pondre Lien permanent
- JL 14 février 2016 14:08
  @popov
  je me demande pourquoi vous vous donnez tant d e mal, elle est l�
  
  Avec en plus, la l�gende :
  
  est le tenseur de Ricci ;
  est la courbure scalaire ;
  est le tenseur m�trique de signature (+,-,-,-) ;
  est la constante cosmologique ;
  est le tenseur �nergie-impulsion ;
  est la constante d’Einstein (en) : ,
  R�pondre Lien permanent
- JL 14 février 2016 14:36
  
  erreur sur le lien, voil� le bon
  
  R�pondre Lien permanent
- popov 15 février 2016 10:54
  
  @JL
  
  je me demande pourquoi vous vous donnez tant d e mal, elle est l�
  
  Encore d�sol�. Je voulais simplement voir s’il �tait possible de formater proprement les indices et les exposants sur ce site et j’avais choisi l’�quation d’Einstein comme exemple. Cela marche dans la fen�tre de saisie, dans celle de visualisation, puis le format est d�truit dans le message final.
  
  R�pondre Lien permanent
- JL 15 février 2016 11:38
  
  @popov,
  
  pas de soucis. Mais j’aimerais connaitre votre explication au sujet de cet �change d’hier, vous m’objectiez � 9:56 :
  
  ’’Quand une masse appara�t, c’est qu’il y a de l’�nergie disponible. Cette �nergie elle-m�me produit de la gravitation. Donc quand de l’�nergie se transforme en masse ou l’inverse, il n’y a pas de changement dans le champ de gravitation.’’
  
  Et ma r�ponse : Il n’y a pas d’acc�l�ration sans apport d’�nergie. Une acc�l�ration c’est aussi une transformation d’�nergie en masse : �mv^2 + delta m.
  
  Donc selon votre post ci-copi�, il n’y aurait pas de changement dans le champ de gravitation, ce qui est en contradiction avec les �nonc�s pr�c�dents.
  
  R�pondre Lien permanent
- popov 15 février 2016 15:34
  
  @JL
  
  Le photon, par exemple n’a pas de masse et pourtant il est d�vi� par un champ de gravitation comme s’il en avait une (�gale � son �nergie divis�e par c^2).
  
  Quand une particule est acc�l�r�e, sa mase augmente, donc aussi le champ de gravit� qu’elle produit. Mais la particule est acc�l�r�e par exemple par un champ �lectrique en puisant de l’�nergie dans ce champ. L’augmentation de masse de la particule est compens�e par une perte d’�nergie du champ. La masse/�nergie totale de la particule et du syst�me qui l’acc�l�re ne change pas.
  
  R�pondre Lien permanent
- JL 15 février 2016 15:43
  
  @popov
  
  ce n’�tait pas ma question. Apparemment, il y a un malentendu quelque part et qui perdure. N’en parlons plus.
  
  Merci pour vos commentaires.
  
  R�pondre Lien permanent

Des ondes gravitationnelles ? non, un tsunami

30 r�actions

R�agir