Ondes gravitationnelles et Energie

[Garion]

Bonjour à tous,

En lisant un article sur les ondes gravitationnelles dans un "Pour la science", j'ai vu que lors de la fusion de 2 trous noirs, une énorme quantité d'énergie était dégagée sous forme d'ondes gravitationnelles et que le trou noir résultant avait une masse bien moins importante que la somme des deux précédents.

Il existe donc une autre manière pour un trou noir de perdre de la masse ? Je pensais que seul le rayonnement Hawking permettait cela.

Du coup, je me pose une autre question.
Quand 2 trous noirs tournent l'un autour de l'autre, cela émet aussi des ondes gravitationelles. Perdent-ils du coup de la masse eux aussi ?

Pour finir, quand deux masses quelconques sont en orbite l'une autour de l'autre, cela dégage aussi des ondes gravitationnelles (en bien moindre quantité que les trous noir c'est sûr). Donc ces objets aussi devraient perdre de la masse. Mais c'est quoi qui diminue exactement dans ces objets ? Le nombre d'atome, l'énergie des atomes, des énergies de liaison, etc... ?

Merci d'avance pour vos réponses.
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[Gilgamesh]

Bonjour à tous,

En lisant un article sur les ondes gravitationnelles dans un "Pour la science", j'ai vu que lors de la fusion de 2 trous noirs, une énorme quantité d'énergie était dégagée sous forme d'ondes gravitationnelles et que le trou noir résultant avait une masse bien moins importante que la somme des deux précédents.

Il existe donc une autre manière pour un trou noir de perdre de la masse ? Je pensais que seul le rayonnement Hawking permettait cela.

Du coup, je me pose une autre question.
Quand 2 trous noirs tournent l'un autour de l'autre, cela émet aussi des ondes gravitationelles. Perdent-ils du coup de la masse eux aussi ?

Pour finir, quand deux masses quelconques sont en orbite l'une autour de l'autre, cela dégage aussi des ondes gravitationnelles (en bien moindre quantité que les trous noir c'est sûr). Donc ces objets aussi devraient perdre de la masse. Mais c'est quoi qui diminue exactement dans ces objets ? Le nombre d'atome, l'énergie des atomes, des énergies de liaison, etc... ?

Merci d'avance pour vos réponses.

Ce qui va diminuer c'est dans un premier temps l'énergie de liaison orbitale (les objets se rapprochent).



http://www.obs-hp.fr/www/theses/node15.html

Dans le cas d'un système binaire en orbite circulaire, les ondes gravitationnelles sont générées à la fréquence double de la fréquence de rotation du système. La puissance moyenne rayonnée sous forme d'ondes gravitationnelles au cours d'une orbite s'écrit dans l'approximation quadripolaire (Weinberg 1972)



où M est la masse totale du système, la pulsation orbitale, a la séparation entre les masses et c la célérité de la lumière dans le vide.

Pour avoir la perte de masse correspondante, il faut simplement diviser l'expression par c², je dirais.

a+

[Garion]

Merci, mais il y a quelque chose qui me chiffonne encore :

Dans le cas d'un système binaire en orbite circulaire.
Il n'y a pas de rapprochement, donc pas de changement de l'énergie de liaison, Où est donc prélevé l'énergie qui s'échappe sous forme d'onde ?
Dans la matière de ces objets ? Si oui, à quel niveau ?
Dans leur énergie cinétique ?
Ou autre chose ?

[Gilgamesh]

Dans le cas d'un système binaire en orbite circulaire.
Il n'y a pas de rapprochement, donc pas de changement de l'énergie de liaison,

Ah si, les deux corps se rapprochent forcément. Le changement de pulsation orbital qui a été détecté dans le cas des pulsars PSR 1913+16 par exemple est même devenu un des meilleurs tests de la RG.

http://www.iap.fr/Actualites/Archive...icle_0905.html
PSR 1913+16, découvert en 1974, est un pulsar, c’est-à-dire une étoile à neutrons en rotation rapide sur elle-même, qui envoie à chaque rotation, tel un phare, du rayonnement électromagnétique radio en direction de la Terre. L’analyse des instants d’arrivée des pulses radio montre qu’il est en orbite autour d’une étoile compagnon, probablement une autre étoile à neutrons. Ce système double émet du rayonnement gravitationnel, ce qui se traduit par une perte d’énergie orbitale, et donc par le rapprochement des deux étoiles l’une de l’autre. La prédiction théorique de la décroissance de la période orbitale est en excellent accord avec les observations réalisées. C’est l’une des confirmations les plus importantes de la relativité générale.

a+

[A voir en vidéo sur Futura]

[Garion]

D'accord je comprend mieux.

Cela signifie donc qu'aucune orbite ne peut être totalement stable et que par dissipation d'une partie de l'énergie en onde gravitationnelle, les objets se rapprochent.

Merci bien, c'est clair dans ma tête maintenant.

[Garion]

Bon, évidemment, tout ça a trotté dans ma tête, et cela m'amène de nouveau à une question.
Quand j'accélère une masse (disons en ligne droite pour simplifier), cela émet des ondes gravitationnelles.
Suivant la RG, plus il se rapproche de la vitesse de la lumière, plus son inertie augmente et je dois fournir une quantité d'énergie toujours plus grande pour l'accélérer.

Y a-t'il un lien direct entre la quantité d'énergie évacuée par ces ondes et la quantité d'énergie supplémentaire que je suis obligé d'ajouter à mon objet pour qu'il accélère ?
Autrement dit, y'a t'il un rapport entre l'inertie d'un objet et l'émission d'ondes gravitationnelles ?
Dit encore autrement, est-ce que l'espace en se déformant freine l'accélération de mon objet. Un peu comme un bateau sur l'eau qui fait des vagues qui le freinent (mais dans le cas d'une accélération, contrairement au bateau ou cela agit avec une simple vitesse) ?

[bferrand]

J'aimerais bien une réaction d'initié à cette dernière remarque, car elle fait écho à une question que je me posais...

à vos claviers... messieurs les spécialistes...

[invite73192618]

Il existe donc une autre manière pour un trou noir de perdre de la masse ? Je pensais que seul le rayonnement Hawking permettait cela.

L'énergie liée à la rotation peut également être extraite en partie (de même que la charge, sauf qu'elle s'en va toute seule très^beaucoup rapidement contrairement à la rotation qui se conserve mieux).

http://fr.wikipedia.org/wiki/Processus_de_Penrose

[Amanuensis]

Quand j'accélère une masse (disons en ligne droite pour simplifier), cela émet des ondes gravitationnelles.

Ce n'est pas le cas. Pour qu'il y a ait des ondes gravitationnelles, il faut un moment quadrupolaire non nul et variable. Faut un système de plusieurs masses pour cela, et l'énergie perdue vient de l'énergie potentielle mutuelle entre ces masses.

[Xoxopixo]

Bonjour,

Ce n'est pas le cas. Pour qu'il y a ait des ondes gravitationnelles, il faut un moment quadrupolaire non nul et variable. Faut un système de plusieurs masses pour cela, et l'énergie perdue vient de l'énergie potentielle mutuelle entre ces masses.

A un petit détail près peut-être ?
Si les masses (Une seule masse ne peut accélérer spontanément) ne sont pas à égale distance d'un observateur.
Voir p124 dans le document à télécharger ici :
http://orbi.ulg.ac.be/bitstream/2268...st-Sci_113.pdf

[Garion]

Ce n'est pas le cas. Pour qu'il y a ait des ondes gravitationnelles, il faut un moment quadrupolaire non nul et variable. Faut un système de plusieurs masses pour cela, et l'énergie perdue vient de l'énergie potentielle mutuelle entre ces masses.

Merci pour cette réponse 6 ans après ma question
J'ai depuis bien mieux compris le principe des ondes gravitationnelles.

[Amanuensis]

Merci pour cette réponse 6 ans après ma question

Si vous lisez un peu mieux, vous réaliserez que nous répondons (Jiav et moi) à une demande de bferrand. Vous pourriez d'ailleurs lui faire profiter de vos progrès...

[Garion]

Si vous lisez un peu mieux, vous réaliserez que nous répondons (Jiav et moi) à une demande de bferrand. Vous pourriez d'ailleurs lui faire profiter de vos progrès...

Ce n'était pas une moquerie de ma part, bien au contraire. C'était un vrai remerciement avec un trait d'humour car j'ai redécouvert mon message de l'époque.
J'avais très bien vu que vous m'aviez cité pour répondre à bferrand.
Quant à mes progrès, j'essaie surtout de faire attention de ne pas dire de bêtises ici. Je n'ai pas le bagage mathématique pour appréhender en précision l'astrophysique, mais j'essaie de m'en faire une représentation mentale la plus juste possible. Je n'intervient donc que pour expliquer des concepts de base aux débutants, je suis loin de votre niveau ou de celui de Gilgamesh, Dédé, LPFR, etc... que je lis toujours avec beaucoup d'attention pour progresser.

J'ai compris depuis que pour avoir des ondes gravitationnelles, il faut que l'accélération varie de manière périodique comme deux astres tournant l'un autour de l'autre. L'onde n'est qu'une variation du champs gravitationnel quand la source de celui-ci se déplace.
J'imagine que cela correspond à peu ou prou à ce que vous avez dit précédemment : "il faut un moment quadrupolaire non nul et variable", (reprenez moi si je me trompe, mon bagage mathématique et physique n'est pas suffisant pour comprendre votre explication).
Et que c'est bien dans l'énergie de liaison du système que l'énergie est puisée.