Onde gravitationnelle

[invite1ab59cc3]

Je souhaiterais savoir à quelle vitesse se propage une onde gravitationnelle ?

Quels sont les paramètres qui déterminent sa vitesse ?
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[Coincoin]

Salut,
A la vitesse de la lumière, c.

[invite7fc337d7]

Salut,
A la vitesse de la lumière, c.

ne faut-il pas preciser que c'est a la vitesse c "dans le vide" ?

[Coincoin]

Je ne sais pas si on a l'équivalent de l'indice de réfraction pour une onde gravitationnelle...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite1ab59cc3]

Comment sait-on qu'elle se déplacent à cette vitesse ?
La gravité a t-elle un lien avec les ondes électromagnétiques qui se déplacent à C ?

S'agit-il d'une question théorique ou bien le phénomène a t-il déjà été mesuré ?

[invite7fc337d7]

Non aucun rapport avec l'electromagnetisme.
On pourait juste faire une analogie :
Une particule chargée accelerée va emettre un rayonnement electromagnetique. Comme elle
une masse accelerée rayonnera de l'energie sous forme d'une perturbation de la metrique de l'espace temps, c'est l'onde gravitationnelle.
Les ondes gravitationnelles sont une consequence direct des equations d'Einstein sur la relativité. C'est purement theorique aucune mesure directe n'a ete possible jusqu'a present ...

[Gilgamesh]

Comment sait-on qu'elle se déplacent à cette vitesse ?
La gravité a t-elle un lien avec les ondes électromagnétiques qui se déplacent à C ?

Comme dit par jazya onde gravitationnelle et onde électromagnétique n'ont rien à voir. Et j'ajouterai : la vitesse dite "de la lumière" n'a rien à voir spécifiquement avec la lumière.

c est la vitesse de propagation d'un corps sans inertie (sans masse). Les photon n'ont pas de masse, autant qu'on en sache. Ils pourraient théoriquement (rien ne l'empêche) mais ils n'en on pas de mesurable jusqu'à un nombre respectable de chiffre derrière la virgule.

Les gravitons, la particule associée au champs de gravité est également sans masse. Pour le coup j'intuitionne que ça fait partie des fondements mais sans garantie. Donc la célérité de propagation de l'onde associée est c aussi, de facto.

S'agit-il d'une question théorique ou bien le phénomène a t-il déjà été mesuré ?

Les onde grav n'ont pas encore été détectée (elles n'ont pas fait encore tilter un détecteur ad hoc) par contre, elles ont été mesurées par l'analyse du signal de pulsar en système double. Un tel système est composé donc de deux étoiles à neutrons en orbite autours du barycentre commun. Plus l' orbite est reserrée plus le système émet d'onde gravitationnel et de ce fait perd de l'énergie. Et les corps de la sorte se rapprochent, ce qui augmente la fréquence orbitale du système (ils tournent de plus en plus vite). Suivit sur plusieurs années ont obtient exactement ce que prévoit la RG avec un très impressionnante précision, ce qu'on peut considérer comme une preuve majeure.

Tiens je l'ai trouvé dans mon Uzan

Pulsar binaire PSR 1913+16

Découvert en 1974. En utilsant la loi de Kepler on peut montrer que si l'énergie du systeme décroit alors la période P doit augmenter selon



...a peu près (de tête quoi)

où m1 et m2 sont bien sûr la masse respective des deux corps et e l'excentricité de l'orbite.

Pour m'sieur PSR 1913+16 on a :
m1 = 1,44 Ms (masse solaire)
m2 = 1,38
e = 0,617
P = 7h40min
d'où dP/dt = -2,4e-12

Notons qu'il y a un désaccord de 14 sigma (écart type) entre le ralentissement observé et cette prédiction théorique car il faut inclure une correction Doppler du à l'acceleration du pulsar vers le centre de la Galaxie.

Ces travaux prouvent aussi indirectement que la gravitation se propage à la vitesse de la lumière.

a+

[Garion]

ne faut-il pas preciser que c'est a la vitesse c "dans le vide" ?

"c" est la vitesse de la lumière dans le vide, on ne parle plus de "c" quand on parle de la vitesse de la lumière dans un autre milieu.

[invite7fc337d7]

"c" est la vitesse de la lumière dans le vide, on ne parle plus de "c" quand on parle de la vitesse de la lumière dans un autre milieu.

Tu me redonnes juste la definition de c ou tu comfirmes que l'indice du milieu affecte la vitesse des ondes gravitationnelles ?

Ma question n'ete pas assez claire. Ce que je veux savoir c'est : es-ce que les ondes gravitationnelles se deplacent a vitesse c quelque soit le millieu ? Si tu me dis non (ce que j'aurais aussi repondu de façon intuitive) alors donne une preuve ou une reference parceque je n'en trouve pas ...
Apriori quand on regarde les solutions des equations d'Einstein l'indice du milieu n'intervient pas ...
Mais je suis peut etre a coté de la plaque ...

[invite7fc337d7]

Les onde grav n'ont pas encore été détectée (elles n'ont pas fait encore tilter un détecteur ad hoc) par contre, elles ont été mesurées par l'analyse du signal de pulsar en système double.....

Je me permet juste de preciser que la mesure de l'accroissement de la frequence orbitale du pulsar binaire PSR1913+16 ne represente pas une detection directe de l'onde gravitationnelle, mais l'hypothese d'une perte d'energie par rayonnement gravitationnel se trouve etre la plus plausible d'entre autres hypotheses (a 0.4% pres). Une mesure directe pourait etre esperée grace aux interferometres Ligo et Virgo.

[Europa73]

Je me permet juste de preciser que la mesure de l'accroissement de la frequence orbitale du pulsar binaire PSR1913+16 ne represente pas une detection directe de l'onde gravitationnelle, mais l'hypothese d'une perte d'energie par rayonnement gravitationnel se trouve etre la plus plausible d'entre autres hypotheses (a 0.4% pres). Une mesure directe pourait etre esperée grace aux interferometres Ligo et Virgo.

Bonjour.

Voiçi ce que j'ai trouvé et qui vient appuyer tes dires :

Plusieurs grands instruments, en particulier VIRGO et LIGO, sont en cours de construction. Ce sont tous des interféromètres fonctionnant selon le même principe que le système d'Albert Michelson. Le rayonnement provenant d'un laser est divisé en deux faisceaux. Ceux-ci sont envoyés dans des directions perpendiculaires, puis réfléchis par des miroirs et finalement recombinés. L'analyse de la lumière après combinaison permet de dire si la durée de propagation de la lumière dans l'une des directions a été perturbée. Si tel est le cas, cela signifie que la distance parcourue par l'un des faisceaux a légèrement varié sous l'effet du passage d'une onde gravitationnelle.

Étant donné la faiblesse des effets à mesurer, ces interféromètres doivent être très sensibles. En particulier, la distance parcourue par la lumière doit être aussi grande que possible. Pour cette raison, ces détecteurs sont gigantesques, leurs bras font plusieurs kilomètres de long. Il est également crucial de réduire toutes les sources de bruits parasites, tout spécialement ceux d'origine sismique ou thermique. Malgré toutes ces difficultés, l'optimisme est de rigueur et les prochaines années devraient voir la naissance d'une nouvelle branche de l'astronomie, l'étude de l'univers au moyen des ondes gravitationnelles.

Et un petit site pour approfondir sensiblement le sujet :

http://www.ac-nice.fr/clea/lunap/htm...ravEnBref.html

Cordialement,
Europa.


Jugez un homme par ses questions plutôt que par ses réponses [Voltaire]

[invite1ab59cc3]

Merci beaucoup pour ces réponses trés claires .

Sujet passionnant !

à +

[invite33d8e6a4]

Tu me redonnes juste la definition de c ou tu comfirmes que l'indice du milieu affecte la vitesse des ondes gravitationnelles ?

Ma question n'ete pas assez claire. Ce que je veux savoir c'est : es-ce que les ondes gravitationnelles se deplacent a vitesse c quelque soit le millieu ? Si tu me dis non (ce que j'aurais aussi repondu de façon intuitive) alors donne une preuve ou une reference parceque je n'en trouve pas ...
Apriori quand on regarde les solutions des equations d'Einstein l'indice du milieu n'intervient pas ...
Mais je suis peut etre a coté de la plaque ...

Salut,
Personne n'a encore réponduà cette question pourtant si interressante.

[Gwyddon]

La réponse est oui, car une onde gravitationnelle est une déformation de l'espace-temps lui-même, et la constante caractéristique de l'espace-temps est c justement. Plus prosaïquement, quelqu'un a déjà répondu à cette question en parlant des équations d'Einstein...

[invite7fc337d7]

La réponse est oui ...

OK! Merci pour la reponse

[deep_turtle]

Salut,

La réponse est oui, car une onde gravitationnelle est une déformation de l'espace-temps lui-même, et la constante caractéristique de l'espace-temps est c justement.

ça ne me semble pas si évident. On pourrait imaginer que -- en analogie avec ce qui se passe dans le cas électromagnétique -- dans un milieu, l'onde gravitationnelle mette en mouvement les objets qui le composent, ce qui conduirait à l'émission d'onde secondaires déphasées, qui pourraient s'ajouter à l'onde de départ et donner une vitesse effective plus faible que c ? Je délire ?

[mariposa]

Salut,


ça ne me semble pas si évident. On pourrait imaginer que -- en analogie avec ce qui se passe dans le cas électromagnétique -- dans un milieu, l'onde gravitationnelle mette en mouvement les objets qui le composent, ce qui conduirait à l'émission d'onde secondaires déphasées, qui pourraient s'ajouter à l'onde de départ et donner une vitesse effective plus faible que c ? Je délire ?

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Tout a fait d'accord. En efffet il me parait inévitable qu'une onde gravitationnelle mette en mouvement la matière. (si ce n'était pas le cas on n'envisagerait pas de les détecter dans des interféromètres). On doit donc pouvoir 1- Avoir des ondes de gravitationnelles caractérisées par des relations de dispersion (autant qu'il y a de composantes de polarisation). 2- avoir des mécanismes de résonnance qui absorbent les ondes gravitationnelles.
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En plus comme ce sont des perturbations j'ai l'intuition que l'on doit pouvoir mener des calculs "exactes".

[Coincoin]

D'un autre côté, l'indice de "réfraction gravitationnelle" qu'on vient d'inventer doit être très très faible pour de la matière ayant une densité raisonnable, non ?

[deep_turtle]

En efffet il me parait inévitable qu'une onde gravitationnelle mette en mouvement la matière. (si ce n'était pas le cas on n'envisagerait pas de les détecter dans des interféromètres)

A moins que le mouvement n'en soit pas vraiment un et que les trucs affectés par le passage de l'onde ne rayonne pas... Bref perso j'en sais rien...

Rinceveeeeeeeent !!!

D'un autre côté, l'indice de "réfraction gravitationnelle" qu'on vient d'inventer doit être très très faible pour de la matière ayant une densité raisonnable, non ?

Oui, ça semble assez clair !

[invite1ec00046]

...a peu près (de tête quoi)

Bonjour,

Ce qui me dérange(1), c'est que du point de vue du référentiel de l'onde gravitationnelle, les autres référentiels par rapport auxquels cette onde se déplace semble perdre une dimension... voire 2.

En effet, dans la transformation ad hoc (RR) v²=c² donc L=0 encore pire pour t ou l'on obtient une division par 0.

(1) Je ne pourrais donc jamais surfer sur une onde gavitationnelle

B.

[mariposa]

A moins que le mouvement n'en soit pas vraiment un et que les trucs affectés par le passage de l'onde ne rayonne pas... Bref perso j'en sais rien...

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Les ondes gravitationnelles sont des variations spatio-temporelles de la métrique du à une source quadripolaire. Par conséquent il sufffit que l'onde incidente développe une polarisation quadripolaire dans la matière pour que cette même matière émette à son tour des ondes gravitationnelles.
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Bien sûr c'est une question de principe. L'amplitude des effets ça doit être petit, petit....

[invite7fc337d7]

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L'amplitude des effets ça doit être petit, petit....

D'accord avec cela. a moins que l'on veuille corser le probleme et mettre un trou noir sur le passage de l'onde

Sinon pour ma part j'avais imaginer cela de cette façon :

L'indice de la matiere n'intervient pas dans la solution des equations d'Einstein ce qui semble vouloir dire que la vitesse de l'onde est c quelque soit le milieu. La masse intervient dans l'equation en tant terme source.
Du coup chaque masse correspond a une source (plus ou moins importante) d'ondes gravitationnelles.
Maintenant on elargit la vue : Un petit bout de l'univers avec des galaxies quelques trous noirs et tout ce qui vous plaira meme donc on a la plusieurs sources. Le probleme pour moi devient un "simple?" probleme d'interference et de sommation d'ondes.

Euuuh en d'autres mots : lorsque l'on met de la matiere sur le trajet d'un onde gravitationnelle le milieu ne change pas (pas d'indice gravitationnelle donc) c'est juste qu'on rajoute de nouvelles sources. Bon il est vrait que mettre un nuage de gaz et de poussiere sur le passage de l'onde est plus qu'insignifiant ...

(j'espere avoir ete claire ....)

Bon sinon il est vrais que tout cela doit etre verifiable avec un bon calcul. Quelqun pour se porter volontaire ?

[mariposa]

L'indice de la matiere n'intervient pas dans la solution des equations d'Einstein ce qui semble vouloir dire que la vitesse de l'onde est c quelque soit le milieu.

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Ceci est vrai pour les équations de Maxwell. Dans ces équations il n'y a que la constante c et epsilon°. Néanmoins on peut construire des équations de Maxwell effectives dans la matière aux grandes longueurs d'onde. il en résulte que tout ce passe comme si on se propageait dans un nouveau vide avec une courbe de dispersion "renormalisée". C'est ainsi que la lumière "ralentit" dans la matière.
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Ce raisonnement est lié à la structure de systèmes d'équations différentielles linéaires avec sources. il est donc transposable à la RG après une linéarisation.

La masse intervient dans l'equation en tant terme source.
Du coup chaque masse correspond a une source (plus ou moins importante) d'ondes gravitationnelles.

Même raisonnement que les équations de Maxwell. La matière (un cristal) est constituée d'un ensemble "infini" de sources (courants et charges) en interactions. c'est cet ensemble que l'on remplace vis a vis d'une source extérieur comme un milieu effectif sans sources.

Ce raisonnement peut se transporter, les yeux fermés, à la RG. Il s'agirait donc à partir de la RG de décrire un ensemble de masse comme un milieu effectif vis a vis d'une source émettrice d'ondes gravitationnelles.
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En fait cette méthode est une stratégie générale de physique théoriques applicables à tous les domaines de la physique quelqu'ils soient.
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S'agissant de la RG la vrai question est l'utilité de cette démarche. Comme ici on discute des principes je m'en tiend aux principes

[Gilgamesh]

Le raisonnement me parait correct maintenant ça m'étonnerais quand même que ça existe sans que le concept apparaisse même en vulgarisation sous la forme de l'expression d'un équivallent de la permeabilité/permittivité du vide pour l'onde gravitationnelle.

Sans compter les effet de lentilles d'onde gravitationnelle que l'on pourrait imaginer.

[deep_turtle]

Visiblement, en effet ça existe :

http://adsabs.harvard.edu/abs/1974PhRvD...9.2207P
http://adsabs.harvard.edu/abs/1976Fiz....19...52D

It is assumed that the cause of the deceleration is essentially the same in this case as for electromagnetic waves propagating in a continuous medium, so that the methods of analysis are based on well-known electrodynamic methods. The secondary gravitational radiation of the oscillating particles of the body is considered as the only source of attenuation. Under this assumption the index of refraction minus 1 is computed to be on the order of 10 billion. In a real situation the radiation damping constitutes only a negligible fraction of the total attenuation due to irreversible processes, so that the real value for (n - 1) would be about 28 orders of magnitude smaller than this value.

[Rincevent]

salut

oui, ça existe évidemment. L'approche "optique géométrique" marche même pas mal en fait car la longueur d'onde des ondes gravitationnelles est généralement pas mal plus petite que la "taille typique" du "milieu de propagation"

reste que :

- faut séparer deux types de situations : quand la courbure de l'espace-temps est importante (ou en tous cas pas négligeable), même dans le vide c'est comme si l'onde se propageait dans un milieu dispersif et non-linéaire : les équations d'Einstein sont non-linéaires et y'a donc couplage entre les ondes gravitationnelles... le rayon de courbure est grossièrement ce qui "caractérise la taille du système" et valide l'approche "optique géométrique". Si l'espace-temps est "trop courbe", on doit adopter une description plus complexe.

- si on se place dans une "région plate", on peut montrer que pour un fluide parfait et/ou réaliste, y'a aucune dispersion mesurable... si je me souviens bien, faut un milieu inhomogène pour qu'il y ait interaction "réelle" et même dans ce cas on obtient une différence entre la vitesse de phase et c qui est extrèmement faible pour les longueurs d'onde typiques (un des papiers cités par Deep donne pour la situation choisie l'index de réfraction où est la densité)..

- dans la même région plate, si on met un plasma, on peut avoir (sous certaines conditions dont je me souviens plus très bien), interaction avec les ondes électromagnétique non-négligeable et donc dispersion... mais c'est un problème pas trivial.

Sans compter les effet de lentilles d'onde gravitationnelle que l'on pourrait imaginer.

comme ça ?

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0305055

[invite7fc337d7]

Interessants les liens. Dommage que pour le second article je n'ai acces qu'a l'abstract

Merci Mariposa pour ton explication. J'y vois plus claire maintenant.

Bon je vais essayer de lire un peu le premier article. Mais apriori (comme l'a dit Mariposa) l'analogie avec l'EM est tout a fait valable.

[invitedfcdae2e]

- dans la même région plate, si on met un plasma, on peut avoir (sous certaines conditions dont je me souviens plus très bien), interaction avec les ondes électromagnétique non-négligeable et donc dispersion... mais c'est un problème pas trivial.

En toute proportion gardée, quel impacte cela pourrait-il avoir selon-vous sur l'effet Doppler-Fizeau.

[Europa73]

La réponse est oui, car une onde gravitationnelle est une déformation de l'espace-temps lui-même, et la constante caractéristique de l'espace-temps est c justement. Plus prosaïquement, quelqu'un a déjà répondu à cette question en parlant des équations d'Einstein...

Bonsoir Gwyddon

Une petite question, le phénomène de "doublon" (des étoiles) que l'on peut observer d'ailleurs sans jumelles ou télescopes est il une manifestation physique de ce phénomène ?

Cordialement,
Europa.

[Gwyddon]

Bonsoir,

Ce que tu observes est un effet de lentille gravitationnelle, qui est dûe à la courbure des rayons lumineux au voisinage d'un objet massif, donc je ne crois pas que cela a un rapport avec les ondes gravitationnelles