Vitesse de la lumière et gravité

[telescope13]

Bonsoir,

Je ne sais pas si ma question a du sens mais au risque de passer pour un idiot, je souhaiterais malgré tout la poser car je l'ai en tête depuis quelques jours.

Pour aider à illustrer mes propos, je vais la poser à travers un hypothétique exemple.

Dans l'hypothetique cas où la matière du soleil viendrait à se désintégrer, nous ne nous en apercevrions qu'environ quelques 8 minutes plus tard. Vu que la matière serait desintegrée, la Terre ne subirait plus la gravité de notre astre.

Ma question est la suivante: Est-ce l'influence gravitationnelle du soleil stoppera directement alors que nous aurons "l'illusion" qu'il existe toujours (durant 8 minutes env.)?

En m'excusant si cette question n'a aucun intérêt, je vous souhaite une bonne soirée.
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[Garion]

La gravité se déplace aussi à c, dont la terre continuera de tourner pendant 8mn avant de partir en ligne droite.

[telescope13]

Merci pour votre réponse et bonne soirée.

[papy-alain]

La gravité se déplace aussi à c, dont la terre continuera de tourner pendant 8mn avant de partir en ligne droite.

Pas tout à fait en ligne droite. En fait, elle sera en orbite autour du centre galactique. Oui, je sais, je pinaille

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Je vais pinailler aussi

Plutôt que de parler de désintégration du Soleil il serait mieux de parler d'annihilation (sinon les produits de désintégration seront toujours là) ou de disparition magique ou du Soleil aspiré dans un trou de ver évanescent.

Tiens, au fait, si les ondes gravitationnelles ne font aucun doute, leur vitesse n'a pas encore été mesurée. Mais il serait quand même surprenant qu'elles aient une vitesse différente de c, même inférieure. Je vois TRES mal comment modifier la RG sans tout remettre en cause pour avoir ça (bien que ce ne doit pas être impossible, il existe des théories alternatives sans ondes gravitationnelles et difficiles à distinguer de la RG sur d'autres aspects. J'imagine que pour la vitesse il en est de même).

[Mailou75]

Pas tout à fait en ligne droite. En fait, elle sera en orbite autour du centre galactique. Oui, je sais, je pinaille

Aucune raison non... elle partira bien tout droit, ou presque, rejoindre une étoile qui la prendra sous son aile

[Mailou75]

Tiens, au fait, si les ondes gravitationnelles ne font aucun doute, leur vitesse n'a pas encore été mesurée. Mais il serait quand même surprenant qu'elles aient une vitesse différente de c, même inférieure.

Quitte à pinailler, je dirais bien que C est la vitesse de l'information, quel que soit son type (Lumière ou gravité),
mais que les "ondes" gravitationnelles ne sont pas une certitude. Le décalage gravitationnel que subissent les ondes électromagnétiques EST l'aspect physique mesurable de la gravité, m'est avis que les "ondes" gravitationneles à proprement parler on peut toujours les chercher...

[Deedee81]

Quitte à pinailler, je dirais bien que C est la vitesse de l'information, quel que soit son type (Lumière ou gravité),

En effet.

mais que les "ondes" gravitationnelles ne sont pas une certitude.

Ah, ça, si. Leur effet a pu être vérifié avec les pulsars binaires. Et le résultat est trop précis et spécifique pour être douteux (ou alors il y a in dieu malveillant qui a inventé un processus inconnu qui provoque exactement l'effet attendu à la décimale près ).

m'est avis que les "ondes" gravitationneles à proprement parler on peut toujours les chercher...

On est a un poil près d'avoir la sensibilité nécessaire. Ils viennent encore d'augmenter sensiblement la sensibilité des détecteurs et il y a encore un projet d'amélioration. Ca ne devrait donc plus tarder (amha d'ici quelques années, au plus).

[Mailou75]

Je veux bien te croire mais que mesure t on ? Oo
Variation de quoi ? (pour les pulsars que tu cites en exemple)

[Calvert]

Dans un pulsar binaire, on mesure la période orbitale. A cause de l'émission d'ondes gravitationnelles, on a une perte d'énergie, qui est compensée par un resserrement de l'orbite (et donc, une période orbitale plus courte).

Sur cette page, on voit le décalage cumulé observé au cours du temps (les mesures couvrent plus de 30 ans) (c'est les points rouges). La courbe bleue est la courbe prédite par la relativité générale, et le moins que l'on puisse dire, c'est que l'accord est excellent !

[Mailou75]

Merci
On mesure en fait la perte d'énergie potentielle entre les deux entités,
mais cette perte est aussi un gain de masse pour le système total non ?
(masse du système < masse des entités séparées )
En quoi cela prouve t il l'existence d'ondes gravitationnelles ? Je ne vous suis pas...
merci d'avance

[Garion]

Aucune raison non... elle partira bien tout droit, ou presque, rejoindre une étoile qui la prendra sous son aile

Non, c'est papy-alain qui a raison, la terre continuera à tourner dans la galaxie comme tout le monde.

[Garion]

Merci
On mesure en fait la perte d'énergie potentielle entre les deux entités,
mais cette perte est aussi un gain de masse pour le système total non ?
(masse du système < masse des entités séparées )
En quoi cela prouve t il l'existence d'ondes gravitationnelles ? Je ne vous suis pas...

Les ondes gravitationnelles sont une prévision de la RG. Ces ondes transportent de l'énergie qui est prise sur le système qui l'a émis.
Un pulsar binaire émet beaucoup d'ondes gravitationnelles d'après la RG et donc perd beaucoup d'énergie, ce qui fait qu'ils se rapprochent et que la période change.
Les mesures qu'a montré Calvert montrent que c'est en parfaite corrélation avec la perte d'énergie prévue sous forme d'ondes gravitationnelles par la RG.
Il est donc normal d'en déduire que la RG a raison et que les ondes gravitationnelles existent.

[Mailou75]

Non, c'est papy-alain qui a raison, la terre continuera à tourner dans la galaxie comme tout le monde.

Si elle est lâchée alors que sa vitesse tangentielle est dirigée vers le centre galactique, elle ira vers le centre galactique.
Si elle est lâchée alors que sa vitesse est dirigée a l'opposé du centre galactique, elle se fera la belle, mais reviendra tôt ou tard dans la voie lactée si elle n'a pas un vitesse de libération d'environ 1000km/s
Si on tient compte de la vitesse d'entraînement du système solaire et de la matière noire, sa trajectoire ne sera pas une droite, certes...
Si elle passe trop près d'une étoile elle sera happée par son champ gravitationnel.
Je vois mal une autre logique ...

[Mailou75]

Les ondes gravitationnelles sont une prévision de la RG. Ces ondes transportent de l'énergie qui est prise sur le système qui l'a émis.
Un pulsar binaire émet beaucoup d'ondes gravitationnelles d'après la RG et donc perd beaucoup d'énergie, ce qui fait qu'ils se rapprochent et que la période change.
Les mesures qu'a montré Calvert montrent que c'est en parfaite corrélation avec la perte d'énergie prévue sous forme d'ondes gravitationnelles par la RG.
Il est donc normal d'en déduire que la RG a raison et que les ondes gravitationnelles existent.

Je ne connais rien à la RG mais je suis prêt à parier que l'énergie que l'on attribue à ces ondes est exactement égale à l'énergie potentielle perdue !
Je parie aussi que la masse de l'objet final sera supperieure aux objets séparés de exactement m=Ep/c^2 (peut être l'énergie du mouvement global entre les deux astres si ce n'est pas seulement Ep)
Ce que montre le graph de Calvert (merci) c'est uniquement que deux objets se rapprochent et tournent de plus en plus vite autour de leur centre de masse, sincèrement je ne vois pas où sont les ondes gravitationnelles dans cette histoire ??

[Deedee81]

Salut,

Je ne connais rien à la RG mais je suis prêt à parier que l'énergie que l'on attribue à ces ondes est exactement égale à l'énergie potentielle perdue !

Energie potentielle de quoi et perdue comment ???

Comme le disait Garion, en effet, les ondes gravitationnelles emportent une partie de l'énergie et donc l'énergie du système binaire diminue (si c'est ça que tu appelles énergie potentielle, alors en effet, c'est ça).

Voir ci-dessous.

Ce que montre le graph de Calvert (merci) c'est uniquement que deux objets se rapprochent et tournent de plus en plus vite autour de leur centre de masse, sincèrement je ne vois pas où sont les ondes gravitationnelles dans cette histoire ??

Merci aussi pour ce graphe.

Deux objets qui tournent l'un autour de l'autre (comme la terre autour du soleil d'ailleurs) n'ont aucune raison de ralentir et de se rapprocher. Il faut soit qu'une partie de l'énergie et du moment angulaire soit enlevée au système, soit que la conservation de l'énergie et du moment angulaire soit violée.

Et comme je le disais plus haut, il faudrait déjà que la nature soit méchante et perverse pour :
- inventer un phénomène que nous ne connaissons pas
- empêcherait l'existence des ondes grav (alors que tout le reste en RG a été vérifié directement)
- qui produirait un effet aussi précis et identiques à la prédiction des ondes grav (qui est non triviale, ce n'est pas un effet bêtement linéaire)

C'est une observation indirecte mais extrêmement convaincante.

De plus, il ne faut pas oublier que les ondes gravitationnels c'est quelque chose d'assez intuitif. Lorsque l'on a :
- Un phénomène étendu (champ gravitationnel, champ de pression, champ de température,...)
- Un phénomène qui varie (resp. corps en mouvement, variation de pression dû à un coup violent, chaleur)
- Une propagation à vitesse finie (resp. vitesse limite, vitesse du son donnée par les lois de la mécanique, vitesse de transfert thermique)
=> alors, on a forcément des ondes (resp. ondes gravitationnelles, ondes sonores, ondes thermiques)

C'est plutôt bateau comme phénomène. Si tu as des corps massifs qui bougent rapidement à une certaine distance (qui tournent, par exemple) tu vas forcément sentir une gravitation qui varie (assez peu pour des raisons techniques peu importante ici), et si c'est périodique => c'est une onde de gravitation. Peu importe qu'on modélise ça par une onde de courbure dans l'espace-temps ou une onde de champ gravitationnel ou une onde de force gravitationnelle.

Alors que les TN eux sont franchement exotique.

Cela explique sans doute pourquoi Einstein ne croyait pas à l'existence des TN mais croyait à l'existence des ondes gravitationnelles (il aurait été surpris par les observations qui ont suivis sa mort puisqu'on a déjà trouvé pleins de trous noirs mais on n'a pas encore détecté directement les o.g )

Au fait, parallèlement à une détection directe, il y a une troisième possibilité qui pourrait être confirmée bientôt. Les fluctuations primordiales (à travers des mécanismes comme l'inflation) ont donné les fluctuations du rayonnement fossile (cela se calcule et donne une loi de spectre invariant d'échelle plus des variations dû aux choix de géométrie de l'univers et des conditions initiales sur l'état quantique de l'univers). Le calcul montre aussi que les ondes gravitationnelles peuvent laisser une empreinte et, surtout, les variations à loi d'échelle sont différentes de celles des champs de matière. "L'empreinte" des ondes gravitationnelles primordiales pourrait donc s'y trouver. Ce n'est pas une certitude (selon les modèles, les effets peuvent être infimes).

[Mailou75]

Merci Deedee,
Oui c'est bien de l'énergie du mouvement dont je parle quand je dis "énergie potentielle",
mais je ne sais pas si l'ordre de grandeur de cette perte d'énergie est comparable au gain de masse de l'objet final
(plus de mouvement macro entre astres)? Si ce n'est pas le cas cette hypothèse est en effet à écarter !
Sinon je ne comprends pas bien : on admet qu'il y a une perte d'énergie mesurable, mais qu'elle se transforme en qq chose de non mesurable (ondes grav). Si bien qu'en dehors de la théorie il y a effectivement perte, et ça la nature ne le tolère pas trop...
Ce que je comprends pas dans le fond c'est que le décalage gravitationnel est à lui seul une preuve de la RG et d'une perte d'énergie "sans cause", que ce phénomène est parfaitement mesurable et que la recherche d'une preuve supplémentaire me semble vaine. Et surtout si il y a onde il y a bien variation de qq chose, si ce n'est pas l'electromagnetisme ou la "courbure du temps" que l'on mesure parfaitement, quel est donc ce nouvel éther supportant les ondes grav ?
Je t'avoue être assez perplexe sur le sujet, attendons qq annees pour voir... ou pas

[Deedee81]

Oui c'est bien de l'énergie du mouvement dont je parle quand je dis "énergie potentielle",
mais je ne sais pas si l'ordre de grandeur de cette perte d'énergie est comparable au gain de masse de l'objet final
(plus de mouvement macro entre astres)? Si ce n'est pas le cas cette hypothèse est en effet à écarter !

La perte est plus grande que le gain. Et de toute façon dans un calcul relativiste (pour les ondes grav) ce sont des effets inclus.

Sinon je ne comprends pas bien : on admet qu'il y a une perte d'énergie mesurable, mais qu'elle se transforme en qq chose de non mesurable (ondes grav). Si bien qu'en dehors de la théorie il y a effectivement perte, et ça la nature ne le tolère pas trop...
Ce que je comprends pas dans le fond c'est que le décalage gravitationnel est à lui seul une preuve de la RG et d'une perte d'énergie "sans cause", que ce phénomène est parfaitement mesurable et que la recherche d'une preuve supplémentaire me semble vaine. Et surtout si il y a onde il y a bien variation de qq chose, si ce n'est pas l'electromagnetisme ou la "courbure du temps" que l'on mesure parfaitement, quel est donc ce nouvel éther supportant les ondes grav ?
Je t'avoue être assez perplexe sur le sujet, attendons qq annees pour voir... ou pas

Je ne comprend pas bien tes interrogations.

En RG, ce qui varie, c'est l'espace-temps (une onde gravitationnelle est une variation périodique de l'espace-temps). Voir mon explication/comparaison (avec les ondes sonores et de température) sur le fait qu'une onde gravitationnel c'est extrêmement évident et intuitif.

Tu sais, même sans espace-temps ni éther, même la gravitation newtonienne + propagation à vitesse finie => ondes gravitationnelles (je précise toutefois que plaquer une vitesse limite sur la gravité newtonienne est inconsistant, Einstein s'en était vite rendu compte après avoir pondu la RR). Une onde c'est bêtement une grandeur (par exemple la force d'attraction mesurée sur un objet) qui varie dans le temps et dans l'espace (avec plusieurs objets donc). Pas besoin d'un milieu de propagation.

[Rincevent]

Bonjour

dans l'évolution d'une binaire comme celle qui a valu le Nobel à Hulse et Taylor, faut voir que les OG n'emportent pas que de l'énergie mais aussi du moment cinétique. En physique newtonienne, un système binaire peut rester très longtemps en orbite circulaire si les rotations propres se sont synchronisées. C'est pour cela que la RG est nécessaire pour expliquer les observations. Et le fait qu'elle y parvienne si bien montre clairement l'existence des ondes gravitationnelles (tout en indiquant que leur vitesse semble être c à +/- 1 %).

mais en fait, la vitesse des OG peut être reliée à la masse du graviton. On peut donc modifier (plus ou moins facilement) la RG pour avoir des OG qui ne vont pas à c.

[Deedee81]

Salut,

Merci pour ces excellentes explications.

(tout en indiquant que leur vitesse semble être c à +/- 1 %).

Ah ? J'ignorais que le résultat était sensible à ça !

mais en fait, la vitesse des OG peut être reliée à la masse du graviton. On peut donc modifier (plus ou moins facilement) la RG pour avoir des OG qui ne vont pas à c.

Ah oui, en effet. Un peu comme avec l'équation de Proca pour l'électrodynamique (mais je soupçonne que ça doit être un peu plus compliqué pour la RG). Tu as une idée de la manière dont l'équation d'Einstein serait modifiée ? On a apparition de termes de courbure de dérivées plus élevées ? (comme avec les corrections gravitons à une boucle)

[Mailou75]

Merci pour vos réponses,
j'ai encore du mal a comprendre pourquoi ce n'est pas une déformation "fixe" type image d'une surface concave 2D
alors que l'onde induit une "fréquence", mais il va bien falloir que je mette mon scepticisme de côté...
encore merci
Mailou

[Rincevent]

Ah oui, en effet. Un peu comme avec l'équation de Proca pour l'électrodynamique (mais je soupçonne que ça doit être un peu plus compliqué pour la RG). Tu as une idée de la manière dont l'équation d'Einstein serait modifiée ? On a apparition de termes de courbure de dérivées plus élevées ? (comme avec les corrections gravitons à une boucle)

en fait quand on parle de graviton massif, ça veut dire qu'on se place a priori dans une version linéarisée de la théorie (par définition du graviton). Si on reste "conservatif" quant aux hypothèses (dimension de l'espace-temps, etc.), on a pas le choix : c'est le lagrangien de Pauli-Fierz qui décrit le truc (tu trouveras plein de réfs sur arxiv voire ailleurs) mais ça pose quelques problèmes. Plus récemment des gens ont montré qu'il y a peut-être moyen de corriger certains de ces défauts dans un cadre plus général (de la même façon qu'on peut rendre Proca invariant de jauge alors que la version de base de Proca brise la symétrie à cause du terme de masse). Si tu veux en lire plus sur ces sujets :

- Stueckelberg
- massive gravity

[Deedee81]

Salut,

- Stueckelberg
- massive gravity

Merci beaucoup pour ces explications.

[Garion]

Si elle est lâchée alors que sa vitesse tangentielle est dirigée vers le centre galactique, elle ira vers le centre galactique.
Si elle est lâchée alors que sa vitesse est dirigée a l'opposé du centre galactique, elle se fera la belle, mais reviendra tôt ou tard dans la voie lactée si elle n'a pas un vitesse de libération d'environ 1000km/s

Oui, et comme la vitesse de la terre rapport au centre de la galaxie est bien inférieure à la vitesse de libération, elle restera dans la galaxie en tournant avec une orbite plus ou moins elliptique et excentrée.

Si elle passe trop près d'une étoile elle sera happée par son champ gravitationnel. Je vois mal une autre logique ...

Statistiquement, la probabilité doit être extrêmement faible.

[papy-alain]

Si elle est lâchée alors que sa vitesse tangentielle est dirigée vers le centre galactique, elle ira vers le centre galactique.
Si elle est lâchée alors que sa vitesse est dirigée a l'opposé du centre galactique, elle se fera la belle, mais reviendra tôt ou tard dans la voie lactée si elle n'a pas un vitesse de libération d'environ 1000km/s
Si on tient compte de la vitesse d'entraînement du système solaire et de la matière noire, sa trajectoire ne sera pas une droite, certes...
Si elle passe trop près d'une étoile elle sera happée par son champ gravitationnel.
Je vois mal une autre logique ...

C'est l'ensemble de notre système planétaire qui est en orbite autour du centre de masse galactique. Si le Soleil disparaissait, je ne vois pas pourquoi la Terre changerait de direction. Au lieu de tourner autour du centre galactique en faisant des boucles autour du Soleil, elle continuerait sa course en suivant la même trajectoire elliptique. Et quant à être capturée par une autre étoile, la probabilité est la même qu'actuellement pour le Soleil et l'ensemble du système planétaire.

[Garion]

Une chose que j'ai du mal à comprendre, c'est pourquoi une masse doit être accélérée pour créer une ondes gravitationnelles. Pourquoi un simple mouvement rectiligne uniforme ne produit pas une onde.
Pour un objet qui voit passer devant lui une masse, le champs gravitationnel va augmenter quand la masse s'approchera puis diminuer quand la masse s'éloignera. Ce n'est pas déjà une forme d'onde gravitationnelle ?

[JusteBete]

Bonjour,

Je vois ici beaucoup de spéculation, et je le comprend puisque la question m'intéresse aussi fortement...

Cependant, moi, j'aime les faits...

Donc une question simple : nous avons récemment observé des collisions ( prévisibles ) avec le soleil ou venus...
Je suppose que grâce à la fin de la trajectoire, on peut en déduire les données nécessaires au calcul ( poid etc etc ),
une fois ces données obtenues, ne peut-on pas remonter au début du changement de trajectoire,
de façon à statuer une bonne foi pour toute :
- L'objet est attiré par ce qu'il voit ( Gravitation = Onde + Déplacement à C , "intuitif" )
- L'objet est attiré par ce qui est ( Position instantanée du soleil ou de venus par rapport à lui , "théorique")

Quelqu'un aurait-il eu vent d'un tel calcul... ( Ou d'un similaire ) qui permet par l'observation de trancher ?

[Zefram Cochrane]

Bonjour

dans l'évolution d'une binaire comme celle qui a valu le Nobel à Hulse et Taylor, faut voir que les OG n'emportent pas que de l'énergie mais aussi du moment cinétique. En physique newtonienne, un système binaire peut rester très longtemps en orbite circulaire si les rotations propres se sont synchronisées. C'est pour cela que la RG est nécessaire pour expliquer les observations. Et le fait qu'elle y parvienne si bien montre clairement l'existence des ondes gravitationnelles (tout en indiquant que leur vitesse semble être c à +/- 1 %).

mais en fait, la vitesse des OG peut être reliée à la masse du graviton. On peut donc modifier (plus ou moins facilement) la RG pour avoir des OG qui ne vont pas à c.

Bonjour,
Ne serait-ce pas plus correct de considérer que si le graviton (sans masse) se déplace à C, cette vitesse corespond dans une OG à la vitesse de phase; la vitesse de groupe étant obligatoirement < à C.

Parce qu'un graviton massique pose la question de savoir comment la masse du graviton fait pour courber l'espace-temps.

Puisque le champs de Higgs emplit l'Univers et que les particules interfèrent plus ou moins avec ce champ ce qui leur confère une masse, peut être que l'espace-temps, le champs de Higgs sont intriqués comme pourraient l'être l'espace-temps et le champ électromagnétique?

Cordialement,
Zefram

[Zefram Cochrane]

Bonjour,

Je vois ici beaucoup de spéculation, et je le comprend puisque la question m'intéresse aussi fortement...

Cependant, moi, j'aime les faits...

Donc une question simple : nous avons récemment observé des collisions ( prévisibles ) avec le soleil ou venus...
Je suppose que grâce à la fin de la trajectoire, on peut en déduire les données nécessaires au calcul ( poid etc etc ),
une fois ces données obtenues, ne peut-on pas remonter au début du changement de trajectoire,
de façon à statuer une bonne foi pour toute :
- L'objet est attiré par ce qu'il voit ( Gravitation = Onde + Déplacement à C , "intuitif" )
- L'objet est attiré par ce qui est ( Position instantanée du soleil ou de venus par rapport à lui , "théorique")

Quelqu'un aurait-il eu vent d'un tel calcul... ( Ou d'un similaire ) qui permet par l'observation de trancher ?

Le fait est que l'objet est attiré parce qu'il voit parce que la vitesse de propagation de l'interaction gravitationnelle est égale à celle de la lumière.


Cordialement,
Zefram

[Zefram Cochrane]

Qu'est ce qui l'en est de la lumière qui courbe aussi l'espace-temps?