Redshift et ondes gravitationnelles

[zebular]

Bonjour.
Les ondes grav. sont elles sensibles au redshift
Je pense que oui, mais je pense souvent mal😒
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[Deedee81]

Salut,

Les ondes grav. sont elles sensibles au redshift
Je pense que oui, mais je pense souvent mal��

Oui, comme tout le reste (par exemple la durée d'un phénomène est aussi affectée, où même en principe les ondes sonores : mais ça c'est difficile à vérifier, personne ne vous entend crier dans l'espace (*)).

(*) Ridley Scott

[Gilgamesh]

Bonjour.
Les ondes grav. sont elles sensibles au redshift
Je pense que oui, mais je pense souvent mal

Oui, la fréquence observée du signal est décalée d'un facteur 1+z, où z est le redshift cosmologique. Toutefois, il n'y a pas d'échelle de masse ou de longueur intrinsèque en relativité générale et la quantité sans dimension qui incorpore la fréquence est fGM/c³. Par conséquent, il est impossible de distinguer le redshift d'un redimensionnement des masses par le même facteur.

Donc on ne peut pas dire que les antennes gravitationnelles mesurent le redshift. Celui ci est déduit de l'amplitude du signal et des modèles cosmologiques en vigueur (= on mesure la distance et on en déduit à quel redshift ça correspond).

[zebular]

merci à vous

[A voir en vidéo sur Futura]

[zebular]

il n'y a pas d'échelle de masse ou de longueur intrinsèque dans la relativité générale

c.à.d ? par opposition à la quantification ? les lois quantiques?
Je ne suis pas super certain de bien bien comprendre la suite en "redimensionnement"..des équations ou des quantités?

[zebular]

ou bien parsqu il n y a pas de "chandelles gravitationnelle" cosmique de référence,d où modelisations et mesure sur l amplitude,etc..?

[zebular]

Oui, la fréquence observée du signal est décalée d'un facteur 1+z, où z est le redshift cosmologique

mais pas de Redshift du à la gravité issue du trou noir?

[Deedee81]

Salut,

ou bien parsqu il n y a pas de "chandelles gravitationnelle" cosmique de référence,d où modelisations et mesure sur l amplitude,etc..?

Non, en effet, il n'y a pas de chandelle standard dans le domaine des O.G. En tout cas pas pour le moment.

mais pas de Redshift du à la gravité issue du trou noir?

Si, ça on en tient compte dans les modèles théoriques/numériques de simulation de fusion des trous noirs.

[Gilgamesh]

c.à.d ? par opposition à la quantification ? les lois quantiques?
Je ne suis pas super certain de bien bien comprendre la suite en "redimensionnement"..des équations ou des quantités?

La fréquence des OG émises est inversement proportionnelle à la masse des trous noirs qui fusionnent. Gros trous noirs : basses fréquences, petits trous noirs : hautes fréquences.

Mais pour un signal donnée, on n'est pas capable de dire juste au regard de la fréquence mesurée, si c'est un gros trou noir proche qui a fusionné ou un petit trou noir plus lointain (redshifté). Il faut intégrer d'autres données du signal dont l'amplitude.

[zebular]

ok,merci pour ces précisions;
c est étrange que les OG n'interagissent que très peu avec la matiére alors que c est la matiére qui les génére,non?
comme si un courant générait un CEM et que le CEM n'induisait pas de courant.
et puisque c est une variation espace-temps pourquoi ça n a pas été detecté sur d autre émissions lumineuses simutanément observé (pour toutes autres raisons) lors de leur passage?

[zebular]

Mais surtout, les horloges qui ont mesuré la duré du phénomène ont du être perturbé, non?

[Gilgamesh]

ok,merci pour ces précisions;
c est étrange que les OG n'interagissent que très peu avec la matiére alors que c est la matiére qui les génére,non?

C'est juste que l'amplitude des OG est très faible.

comme si un courant générait un CEM et que le CEM n'induisait pas de courant.
et puisque c est une variation espace-temps pourquoi ça n a pas été detecté sur d autre émissions lumineuses simutanément observé (pour toutes autres raisons) lors de leur passage?

Mais surtout, les horloges qui ont mesuré la duré du phénomène ont du être perturbé, non?

L'effet sur la géométrie de l'espace-temps est incroyablement ténu.

Et ceci dit y'a quand même un projets de détection des OG primordiale en se basant sur une infime variation des signaux (électromagnétiques) de pulsar millisecondes.

[zebular]

Oui, j ai vu ça, étoiles à neutron aussi. Et que l effet sur le diamètre de la terre se rapporte à 1 atome ou proton.. Enfin c est trés maigre, mais je ne visualisais pas sur l echelle du temps

[Deedee81]

Salut,

c est étrange que les OG n'interagissent que très peu avec la matiére alors que c est la matiére qui les génére,non?

J'insiste sur ce point.

L'interaction matière - OG est faible, tant à l'émission qu'à la détection (et il y a des raisons physique à ça : faiblesse de l'interaction gravitationnelle, caractère quadrupolaire).
Et donc même dans des phénomènes très violents les OG sont peu intenses (comparativement à d'autres phénomènes comme l'émission d'onde EM), ajouté à la difficulté de détection.... ca explique le temps qu'il a fallu pour avoir une détection directe.

Pour avoir une idée. La première détection d'OG s'est faite de manière indirecte avec le ralentissement des pulsars binaires. Dû à l'émission d'OG pendant leur rotation. Et l'effet reste très faible. Quand on pense qu'un pulsar a un coeur qui atteint 100000 tonnes pour une cuillère à café, et quand on voit l'énergie EM émise par les corps céleste, ça peut sembler incroyablement peu.

[zebular]

Quand on pense qu'un pulsar a un coeur qui atteint 100000 tonnes pour une cuillère à café, et quand on voit l'énergie EM émise par les corps céleste, ça peut sembler incroyablement peu.

C'est typiquement le genre de rapport que je ne visualise pas.il faudrait un spectre en rapport avec les OEM et le OG.

[Deedee81]

C'est typiquement le genre de rapport que je ne visualise pas.il faudrait un spectre en rapport avec les OEM et le OG.

Je n'ai pas de chiffre en tête (et là je suis chez ma soeur, on est dimanche ). Si quelqu'un a ça....

[zebular]

Je n'ai pas de chiffre en tête (et là je suis chez ma soeur, on est dimanche ). Si quelqu'un a ça....

pas de soucis,on est pas "à la chandelle"

[Deedee81]

pas de soucis,on est pas "à la chandelle"

je ferai quelques recherches demain, google est notre ami

[Gilgamesh]

Quand on pense qu'un pulsar a un coeur qui atteint 100000 tonnes pour une cuillère à café

Cent millions de tonnes, plutôt même .

[Deedee81]

SAlut,

Cent millions de tonnes, plutôt même .

J'ai laissé des zéros, voilà ce qui arrive quand on compte de tête

Merci,

Pour les ordres de grandeurs, je regarde. Laissez-moi un peu de temps (dont celui de boire mon café )

[Deedee81]

Salut, voici le résultat de mes investigations.

Tout d'abord, l'intensité de l'interaction gravitationnelle est extrêmement faible par rapport aux autres interactions.
Typiquement dans un atome d'hydrogène, l'interaction électrostatique entre l'électron et le proton est mille milliards de milliards de milliards de milliards de fois plus grande que l'intensité de l'attraction gravitationnelle entre-eux.
Voir :
http://www.ostralo.net/interactionsf.../intergrav.htm
Pour comparer je dis souvent : pour soulever un petit copeau de fer il suffit d'un petit aimant alors que ce copeau est tenu au sol par la gravité d'une planète toute entière (la Terre) !!!!!!

En plus d'être faibles, les ondes gravitationnelles sont quadrupolaires (voir https://en.wikipedia.org/wiki/Quadrupole pour une définition). Toute interaction / onde pouvant se développer en série :
monopolaire, dipolaire, quadrupolaire etc.... Avec des intensités décroissantes (comme les harmoniques pour le son).
Les plus fortes sont monpolaire (interaction électrostatique), puis dipolaire (interaction magnétique, ondes EM), puis quadrupolaire (ondes gravitationnelles).
Une onde quadrupolaire est non seulement plus faible mais nécessite de fortes asymétries pour être émise.

Pour l'énergie émise, pour comparer :
- Emission d'ondes EM (lumière visible et autre) par le Soleil : 3.826x10^26 W (4 cent millions de milliards de milliards de Watt, chaud les marrons )
- Emission des impulsions radio par les pulsars (dû au mouvement des électrons dans le puissant champ magnétique des étoiles à neutrons) : de l'ordre de 10^31 W
plus que le Soleil !
- Emission d'énergie lumineuse par une super-novae : lors du pic, peut atteindre de l'ordre de 500 milliards de fois le soleil, plus qu'une galaxie entière !!!!!
- Ondes gravitationnelles émises par le mouvement de la Terre autour du Soleil : de l'ordre de 200 W (c'est très faible, l'énergie potentielle de gravitation + l'énergie cinétique = 10^36 J ). Valeur calculée, non mesurée (trop faible). Notons que c'est de l'ordre d'une grosse ampoule électrique !!!!!
- Ondes gravitationnelles émises par les pulsars binaires, de l'ordre de 10^18 W (pas trouvé chiffre, estimé par moi sur base durée de "vie"). C'est beaucoup, mais très peu par rapport à l'énergie EM du Soleil.
- Les trous noirs qui fusionnent, énergie des OG colossale. Vraiment gigantesque : plusieurs fois 10^47 J. La gravité étant toujours attractive, avec suffisamment de masse, ça peut donner des énergies fabuleuses, les trous noirs étant le summum de l'extrême.

Voilà, j'espère que ça permet de mieux visualiser les ordres de grandeur rencontré

[zebular]

Alors les energies en jeu pour les OG sont colossales durant le collapse mais pour autant la faible interaction les rend peu détectables?
(Suis limité pour la mise en page, sur smartphone)

[Gilgamesh]

J'ai retrouvgé dans un vieux post
https://forums.futura-sciences.com/a...ml#post5919098


La luminosité gravitationnelle L se calcule comme :

L = G/c⁵ s²ω⁶M²R⁴

avec
s le facteur d’asymétrie du système. Un corps avec une symétrie de révolution parfaite même accéléré par une rotation extrême n'émet pas d'OG. Il faut un "balourd" dans le système pour donner lieu à une émission.

ω la pulsation du système : plus la période orbitale du système est courte, plus l'émission sera intense. L'exposant 6 implique que ce facteur joue fortement, et qu'on ne peut espérer détecter que des systèmes binaires très proche l'un de l'autre, sur le point de fusionner,

M la masse du système. Sans surprise un système plus massif sera plus fort émetteur

R le rayon caractéristique de la source

Et enfin... le facteur G/c⁵ ~ 10^-53
avec :
G la cte de gravité
c la vitesse de la lumière

dont l'insigne petitesse résume à elle seule toute la difficulté de l'entreprise.

[zebular]

Si omega devient très élevé,ça va se propager comme une OEM et il suffirait d'une "simple" antenne pour capter le signal?

[Deedee81]

Alors les energies en jeu pour les OG sont colossales durant le collapse mais pour autant la faible interaction les rend peu détectables?

Effectivement, et il faut aussi compter sur les distances colossales. Les distances sont de l'ordre de quelques milliards d'année-lumière. Et l'intensité diminue en 1/r².
La fusion détectée de deux étoiles à neutrons, avec une intensité émise évidemment nettement plus faible que pour des trous noirs, a été émise à environ 120 millions d'AL.

Voir aussi le message de Gilga ci-dessus. Le passage d'une de ces OG typique, parmi les plus intenses, provoquent une variation de longueur (pour une distance de l'ordre du mètre) inférieure à la taille d'un proton !!!! Pas étonnant qu'il ait fallu des détecteurs interférométriques énormes (en taille et le faisceau laser fait de très nombreux aller-retour pour "amplifier" la distance) et ultra hyper sensibles (par exemple les miroirs sont isolés et stabilisés thermiquement et montés sur des amortisseurs ultra efficaces pour éviter tout bruit thermique et sismique).

[Deedee81]

Si omega devient très élevé,ça va se propager comme une OEM et il suffirait d'une "simple" antenne pour capter le signal?

Oui, mais c'est impossible d'en arriver là car une fréquence élevée implique une zone d'émission de petite taille (c'est lié à la vitesse de la lumière) et donc des objets extrêmement compacts. La limite est à peu près celle observée (la fusion des étoiles à neutrons et des trous noirs).
Avec des objets encore plus massifs, les trous noirs super massifs, la fréquence diminue (ils sont de grandes tailles) et on n'a pas (encore) de détecteur adapté à ces fréquences.
(il faudra des détecteurs dans l'espace, comme le projet Lisa en cours d'élaboration, il y a déjà eut un test de faisabilité).

On est donc limité quoi qu'on face par la limite de compacité des objets : ça ne peut pas être plus compact qu'un trou noir.

[zebular]

C est idiot ce que je dis. Une OG n est pas de nature électromagnétique pas plus qu une vibration de l air aussi rapide soit elle, ne sera électromagnétique..

[Deedee81]

C est idiot ce que je dis. Une OG n est pas de nature électromagnétique pas plus qu une vibration de l air aussi rapide soit elle, ne sera électromagnétique..

En effet, mais je n'avais pas vu la confusion car pour les détecteurs d'OG on les appelle aussi des antennes

[zebular]

Merci d enfoncer le clou
Mais en ce qui me concerne, j assume!

[zebular]

Donc on amplifie le signal détecté par les aller-retour du laser..
Moi qui voulait réfléchir à une méthode d amélioration de la detection, tu as spoilé!