Portée électromagnétique et gravitation

[Danabc]

Encore des petite questions sans doute naïves.
Il est dit que la portée d'une onde électromagnétique est infinie. (juste ? )
Je ne sais si on peut mettre la gravitation dans la même catégorie pour la question puisque la gravitation est considérée comme une courbure qu'une masse exerce sur l'espace (je simplifie sans doute). Mais on cherche tout de même le graviton comme particule associée, ce serait que l'on considère tout de même la gravitation comme une onde ?

Gravitation et ondes électromagnétiques ont-elles bien en commun que leur intensité décroit avec l'inverse du carré de la distance ?

Concernant la portée dite infinie : en première analyse, je peux dire par exemple : chaque grain (massif) de la Lune exerce (avec les autres grains) une interaction avec chaque grain sur la Terre. Je peux dire : chaque molécule de mon corps exerce une interaction avec un quelconque grain de la Lune. Et je peux extrapoler : chaque grain de mon corps est en interaction avec un grain aux confins de l'univers.

Mais en est-il vraiment ainsi, ou peut-on dire que le "signal" est, au-delà d'une certaine distance, détérioré par d'autres forces en chemin, un peu comme sur Terre, une onde sonore est finalement perdue au cours de sa propagation. Je sais que l'éther a été abandonné, et qu'on ne peut donc pas comparer, mais il y a peut-être autre chose (interaction avec le vide quantique ?) qui peut être à l'origine d'une dégradation du signal .

Et au sujet de la puissance des "ondes" ou "signaux", je me pose aussi la question quant à la pertinence dans la recherche de la captation de signaux qui signeraient la présence d'une espèce développée et "intelligente" sur une lointaine planète.
Lorsque je vois les images pixellisées de Pluton, et sachant que cette distance est ridiculement petite par rapport à une planète associée à un autre système que le nôtre, je me demande s'il serait vraiment possible de détecter tel ou tel signal intelligent, au vu de la taille de nos antennes, forcément limitées. Quelle serait la limite de distance raisonnablement plausible pour qu'on puisse "isoler" un tel signal ?

Désolé pour le côté un peu décousu de mes questions, j'en suis bien conscient, mais je suis certain que vos réponses remettront de l'ordre et de la synthèse tout cela. Un grand merci par avance.
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[Gilgamesh]

Non, dans les deux cas, pas de dégradation du signal avec la distance, il va être juste de plus en plus faible donc noyé dans le bruit ambiant.
A l'affaiblissement en 1/R² va en outre s'additionner le redshift cosmologique, pour des distances très grandes (supérieures au milliards d'années lumière, disons).

On fera juste une exception avec les photons de très haute énergie (coupure GZK) mais dans ce cas là, c'est plutôt l'aspect particulaire qu'ondulatoire qui ressort.

edit : j'oubliais quand même le milieu interstellaire... Quand on pointe le télescope vers les zones dense de la Galaxie, on va avoir une extinction assez importante du fait du gaz et surtout des poussières.

En gros l'extinction visuelle A(V) ~ 10^-21 N_H
avec
A(V) l'augmentation de la magnitude
N_H la densité optique d'atome d'hydrogène, cad le nombre d'atome d'hydrogène présent sur la "carotte" de lumière entre la source et l'observateur, en cm^-2

Un article là dessus : http://arxiv.org/pdf/0903.2057v2.pdf

[Danabc]

Non, dans les deux cas, pas de dégradation du signal avec la distance, il va être juste de plus en plus faible donc noyé dans le bruit ambiant.
A l'affaiblissement en 1/R² va en outre s'additionner le redshift cosmologique, pour des distances très grandes (supérieures au milliards d'années lumière, disons).



On fera juste une exception avec les photon de très haute énergie (coupure GZK) mais dans ce cas là, c'est plutôt l'aspect particulaire qu'ondulatoire qui ressort.

Merci. Et pour la captation d'un signal "intelligent". Je suppose qu'il y a tout de même une limite que nos antennes est capable de traiter ?

[Tryss2]

Pas de limite absolue. La question qui se pose est plutôt la suivante : est ce que le signal est assez fort pour être isolé du bruit?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Danabc]

Pas de limite absolue. La question qui se pose est plutôt la suivante : est ce que le signal est assez fort pour être isolé du bruit?

Oui, c'est ça. Je suppose qu'on peut amplifier un signal quasiment aussi infiniment que ce signal est infiniment petit, mais comme vous le laissez penser, le bruit devient un obstacle insurmontable. A t-on idée de ce que serait la limite pour nos possibilités actuelles ? Et peut-on s'attendre à des améliorations significatives ? Merci

[Gilgamesh]

Au niveau de la sensibilité des capteurs eux même, on détecte aujourd'hui au photon près.

Il n'y a donc d'autre limite que la taille de la surface qu'on est capable de déployer pour collecter ces photons. Plus le flux de photons collecté est important, plus on peut s'affranchir du bruit pour mettre en évidence le signal. Ensuite l'essentiel de l'astrophysique repose sur l'analyse des spectres, cad sur la décomposition de la lumière reçue par bandes de longueurs d'onde. Ça exige beaucoup de lumière, et donc là encore ça valorise les grandes surfaces collectrices.

Pour les rayonnements qui sont arrêtés par l'atmosphère (une bonne partie des infra rouge, l'UV lointain, les domaines X et gamma) il y a la contrainte supplémentaire (et considérable) de devoir opérer dans l'espace. Et quand on opère dans le domaine optique au sol, il faut également parvenir à corriger les effets de turbulences atmosphériques par l'optique adaptative. On a fait d'énorme progrès dans ce domaine, mais rien ne vaut l'espace bien sûr.

Et donc, la bonne nouvelle, c'est que vu qu'il n'y a pas de freins fondamentaux à étendre les surfaces collectrices, seulement des contraintes d’ingénierie, l'astrophysique devrait connaitre un progrès continu avec l'augmentation de la taille des télescopes (avec de plus en plus sans doute dans l'avenir des miroirs distribués sur de grandes surfaces).

[Danabc]

Au niveau de la sensibilité des capteurs eux même, on détecte aujourd'hui au photon près.

Et donc, la bonne nouvelle, c'est que vu qu'il n'y a pas de freins fondamentaux à étendre les surfaces collectrices, seulement des contraintes d’ingénierie, l'astrophysique devrait connaitre un progrès continu avec l'augmentation de la taille des télescopes (avec de plus en plus sans doute dans l'avenir des miroirs distribués sur de grandes surfaces).

Mais supposons que l'on détecte la présence d'une planète dont les conditions seraient propices à une vie avancée dans un système situé à 3 années lumières d'ici. Serions-nous vraiment capables de détecter, par exemple un signal radio, tv, satellitaire s'ils leurs habitants utilisent cette technologie ? La taille de nos détecteurs semble tellement dérisoire par rapport à l'affaiblissement de leur signal.( ? )

[f6bes]

Bjr à toi,
Portée infinie (ton message 1): tout dépend de ce que tu définis par "portée"?
Gilgamech dit que l'on peut détecter avec un sensibilité de UN photon.
Donc la portée des étoiles du "fond" de l'univers sont..."détectables" (plus de 13 Milliards d'années lumiére)
C'est donc quasiment l'infini.
Tu trouves que ça c'est dérisoire :
http://referentiel.nouvelobs.com/file/14249328.jpg
ou alignement de plusieurs radiotélescope :
https://www.archipel-des-sciences.or...eides_alma.jpg
Bonne journée

[Gilgamesh]

Mais supposons que l'on détecte la présence d'une planète dont les conditions seraient propices à une vie avancée dans un système situé à 3 années lumières d'ici.

Il n'y a pas de système à 3 années-lumière d'ici. Le plus proche, Proxima Centauri se situe à 4,24 années-lumières. On va prendre ça, puisqu'on vient de lui découvrir une planète (possiblement tellurique en plus).

Serions-nous vraiment capables de détecter, par exemple un signal radio, tv, satellitaire s'ils leurs habitants utilisent cette technologie ? La taille de nos détecteurs semble tellement dérisoire par rapport à l'affaiblissement de leur signal.( ? )

Encore une fois, tout dépend de la surface des antennes qu'on consacre à l'observation.

Ci dessous, le diagramme Sensibilité vs Rayon de détection pour les recherches radio des programmes SETI. Les lignes diagonales indiquent des émetteurs de différentes puissances efficaces. UTF-TV Leakage indique les "fuites" radioélectriques isotropes (cad partant dans toutes les directions) de la civilisation terrestre actuelle (~ 8 MW). Arecibo radar indique l'émission radio la plus puissante émise par l'humanité dans une direction précise. L'axe des x est la sensibilité de la recherche (plus la surface des antennes consacrées à l'observation du signal est vaste, plus on va vers la droite, vers la possibilité de détecter un signal de plus en plus faible). L'axe des ordonnées est gradué à droite selon la distance de la source (en années-lumière), et sur la gauche par le nombre d'étoiles semblables au Soleil dans cette gamme de distance. La ligne verticale marquée SS (sky survey) est la sensibilité typique obtenue par une recherche complète du ciel, comme le programme BETA. La ligne verticale marquée TS (targeted survey) est la sensibilité typique obtenue par une recherche ciblée, comme le programme Phoenix.

EIRP : equivalent isotropic radiated power

Si on en reste à l'émission isotrope à 8 MW, on voit que même le programme d'observation ciblée ne permettait pas encore de détecter le Terre à la distance de Proxima Centauri.

source

[Danabc]

Bjr à toi,
Portée infinie (ton message 1): tout dépend de ce que tu définis par "portée"?
Gilgamech dit que l'on peut détecter avec un sensibilité de UN photon.
Donc la portée des étoiles du "fond" de l'univers sont..."détectables" (plus de 13 Milliards d'années lumiére)
C'est donc quasiment l'infini.
Tu trouves que ça c'est dérisoire :
http://referentiel.nouvelobs.com/file/14249328.jpg
ou alignement de plusieurs radiotélescope :
https://www.archipel-des-sciences.or...eides_alma.jpg
Bonne journée

Merci pour ces belles images. Je me fais le raisonnement suivant, un peu simpliste, mais en première approximation, je pense que c'est pertinent : si tu prends la puissance d'émission d'un signal intelligent émis sur terre, et que traces autour de la terre une sphère dont le rayon est situé à 4,24 années-lumières comme le précise Gilgamesh, pour connaître la puissance du signal qu'obtiendraient des Proxima Centauriens, tu obtiens une surface en km2 gigantesque, surface sur laquelle se diluerait la puissance de notre signal. J'en conclus qu'à la taille de nos détecteurs, cela reste une fraction tellement minuscule qu'on ne pourrait distinguer le signal dans le bruit qui l'accompagne. Mon raisonnement est erroné ? Concernant les photons provenant des premiers détectables après le bigbang, je comprends ce que tu dis, mais je suppose que ce n'est pas un photon qu'on détecte, mais que l'on fait une moyenne d'une somme au cours du temps. Faux ? Merci.

[Danabc]

Il n'y a pas de système à 3 années-lumière d'ici. Le plus proche, Proxima Centauri se situe à 4,24 années-lumières. On va prendre ça, puisqu'on vient de lui découvrir une planète (possiblement tellurique en plus)

Si j'ai bien compris, cela s'accorde avec ce que je pensais, à savoir, nous ne pourrions déchiffrer un signal intelligent venant d'un système extra-solaire. D'où la question qui suit : quel est donc le sens de ces programmes de recherche quant à la détection de tels signaux ? Serait-ce dans le cas où l'on espère qu'un engin spatial extra-terrestre errerait dans notre environnement plus proche ? Merci.

[Tryss2]

La principale raison : le principe du lampadaire.

Quand on perd ses clés la nuit, on commence par les chercher sous les lampadaires (même si il y a peu de chance qu'elles y soient) : ce serrait dommage de passer à coté alors que c'est là ou il est le plus facile de les voir.

C'est un peu pareil avec le SETI : ça ne coute pas grand chose de regarder "sous le lampadaire"

[Danabc]

La principale raison : le principe du lampadaire.

Quand on perd ses clés la nuit, on commence par les chercher sous les lampadaires (même si il y a peu de chance qu'elles y soient) : ce serrait dommage de passer à coté alors que c'est là ou il est le plus facile de les voir.

C'est un peu pareil avec le SETI : ça ne coute pas grand chose de regarder "sous le lampadaire"

OK, mais c'est ça que je voulais savoir, donc les "écoutes" n'ont pas pour but de dénicher une planète émettant un signal intelligent mais plutôt un engin spatial se trimbalant dans une zone à notre portée.

[Tryss2]

Heu... je ne vois absolument pas comment tu peux déduire ça avec ce que j'ai dit.

Les écoutes ont bien pour but de dénicher une planète émettant un signal intelligent ! Simplement, on ne peut potentiellement repérer que les planètes émettant très fort dans notre direction

[Danabc]

Heu... je ne vois absolument pas comment tu peux déduire ça avec ce que j'ai dit.

Les écoutes ont bien pour but de dénicher une planète émettant un signal intelligent ! Simplement, on ne peut potentiellement repérer que les planètes émettant très fort dans notre direction

Ah, pardon, j'avais conclu en plaçant ton dialogue mis à bout avec celui de Gilgamesh qui disait : "Si on en reste à l'émission isotrope à 8 MW, on voit que même le programme d'observation ciblée ne permettait pas encore de détecter le Terre à la distance de Proxima Centauri." que donc ce ne serait pas possible.

[Gilgamesh]

Nan mais c'est juste un manque de moyens, c'est tout. Le programme SETI fait ce qui peut avec les moyens alloués.

C'est pas nul non plus voir : Allen Telescope Array mais on cherche une aiguille dans une botte de foin.

[Danabc]

Nan mais c'est juste un manque de moyens, c'est tout. Le programme SETI fait ce qui peut avec les moyens alloués.

C'est pas nul non plus voir : Allen Telescope Array mais on cherche une aiguille dans une botte de foin.

Je viens de lire le lien sur wiki. Ils craignent, de plus, que la pollution avec nos ondes viennent contrer leur recherche, un peu à l'image de nos villes qui sont encombrées de lumière et qui nous empêchent d'apprécier une nuit réellement débarrassée de diffusion lumineuse. André Brahic, dans une de ses conférences, parle ainsi de l'expérience inoubliable qu'il a connue en contemplant le ciel dans un endroit où il n'y avait aucune source lumineuse à 400 km à la ronde.
Cela m'épate le fait qu'on puisse ainsi amplifier un signal. Je pense notamment aux engins sur Mars en mission et qu'on commande à distance avec un délai de propagation autour des 20 minutes. Les robots ne pouvaient pourtant pas disposer de grandes antennes émettrices/réceptrices. Impressionnant. Alors, détecter un signal qui aurait parcouru plus de 4 années à la vitesse de la lumière, avec la dilution telle de ce signal : chapeau bas !