Questions sur la vitesse de propagation de la gravité

[SimonF]

Les questions qui suivent concerne la détermination de la vitesse de propagation de la gravité (Vg).

1 – Il me semble qu’aujourd’hui l’unanimité est pour une vitesse de propagation de la gravité à la vitesse de la lumière. Donc la 1ʳᵉ question évidente est : a-t-on mesuré cette vitesse ? Et si non connaît-on un dispositif qui permettrait de la mesurer ? Ne pourrait-on pas utiliser les différents dispositifs qui ont détecté les ondes gravitationnelles (LIGO, VIRGO, …) pour évaluer cette vitesse ?
2 – Au cas où cette supposition serait confirmée (vg = c), comment explique-t-on l’extraordinaire coïncidence de cette égalité ? La vitesse de la lumière correspond à la propagation d’un grain d’énergie électro-magnétique de masse nulle dans le milieu qu’est l’espace-temps, alors que la vitesse de propagation des ondes gravitationnelles correspond à un « tremblement » de ce même espace-temps qui se propage, comme une onde se propage dans l’océan. Dans ce cas, il n’y a pas transport de matière-énergie. Ce n’est pas du tout pareil.
3 – En adoptant le point de vue opposé : l’hypothèse d’un « graviton » est-elle envisagée ? Et si oui cette particule aurait-elle une masse ? La réponse et a priori non, si la propagation de la gravité est égale à celle de la lumière. Toujours dans cette optique, peut-on alors imaginer que la gravité « squatte » le photon qui serait alors, à ses dépens, également le vecteur de la gravitation ?
4 – Dans l’hypothèse de l’inflation initiale qui aurait suivi le big bang et compte tenue des vitesses largement hyperluminiques de ce phénomène, il est conjecturé l’existence d’un « inflaton ». Quelle est la vitesse envisageable de cette nouvelle particule ?
5- Cette dernière question ne condamne-t-elle pas de fait cette hypothèse de l’inflation ?
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[mach3]

Repost qui couvre une partie des questions posées :

En relativité générale, la courbure de l'espace-temps en un évènement (qui va donc dicter la déviation des géodésiques = les forces de marée = la gravitation au voisinage de cet évènement) a pour source l'énergie-impulsion située sur le cône de lumière passé de l'évènement.
Si on fait certaines approximations, la gravitation, à l'instar de l'électromagnétisme, se décompose en 3 composantes (cela s'appelle le gravitoelectromagnétisme) : une composante de type électrique qui dépend la position retardée(*) des masses, une composante de type magnétique qui dépend du mouvement retardé (en particulier les rotations) et enfin une composante de rayonnement transmise à la vitesse limite. L'une dans l'autre, les composantes électriques et magnétique "conspirent" (grosso-modo la composante magnétique, en informant sur le mouvement, permet d'anticiper la position actuelle à partir de la position retardée) et donnent l'impression que c'est la masse dans sa position actuelle et non retardée qui est la source (d'où la loi de Newton qui prend en compte les positions actuelles et non les positions retardées des astres pour calculer le champ gravitationnel). La composante de rayonnement sont les fameuses ondes gravitationnelles. Elles "mettent à jour" la courbure.

Concernant le graviton, s'agissant d'un possible élément d'une théorie de gravitation quantique qui n'est encore que spéculative, il n'y a pas de consensus, si ce n'est que s'il existe il doit être de masse nulle (donc déplacement à la vitesse limite, comme la lumière) et de spin 2. Je laisse la main à Deedee ou d'autre pour ce versant gravitation quantique.

m@ch3

* position retardée : position que les masses occupait il y a x années si elles étaient à x années-lumières, par opposition à la position "actuelle" (qui dépend alors de ce qu'on appelle "maintenant" : il faut définir une simultanéité)

[yves95210]

Bonjour,

1. On a pu mesurer la vitesse de propagation des ondes gravitationnelles lors de certains événements de fusion détectés par LIGO et Virgo, dont la contrepartie électromagnétique a également été observée. Jusqu'à présent ces observations ont confirmé que la vitesse de propagation des OG est égale à c, avec une très bonne précision.

2. Cela n'a rien d'extraordinaire, c'était une prédiction de la relativité générale.

3. C'est conforme avec l'hypothèse d'un graviton de masse nulle.

4 et 5. L'inflation initiale est, comme l'expansion actuelle, une expansion de l'espace (même si à un taux extraordinairement élevé). Elle ne contredit pas plus que l'expansion le fait que, localement, la vitesse de propagation des ondes (EM ou gravitationnelles ou associée à l'inflaton si celui-ci "existe") est constante, égale à c.

PS : désolé pour le croisement avec mach3...

[ThM55]

La vitesse de la lumière correspond à la propagation d’un grain d’énergie électro-magnétique de masse nulle dans le milieu qu’est l’espace-temps, alors que la vitesse de propagation des ondes gravitationnelles correspond à un « tremblement » de ce même espace-temps qui se propage, comme une onde se propage dans l’océan. Dans ce cas, il n’y a pas transport de matière-énergie. Ce n’est pas du tout pareil.

La lumière est quantifiée en photons. Mais elle est elle aussi un "tremblement", je dirais une vibration qui se propage, du champ électromagnétique. Historiquement, c'est sous cette forme qu'elle a été théorisée par Maxwell. Ce n'est pas si différent que cela de la gravitation. A l'approximation linéaire, c'est très similaire, sauf que le nombre de degrés de liberté en propagation est différent pour les deux cas, mais la vitesse de propagation est la même. Et comme déjà mentionné: si on passe à la gravité quantique, comme pour l'électromagnétisme, ces vibrations devraient être quantifiées et donner lieu à une particule de spin 2 et de masse nulle, le graviton.

[A voir en vidéo sur Futura]

[ArchoZaure]

Bonjour.

1. On a pu mesurer la vitesse de propagation des ondes gravitationnelles lors de certains événements de fusion détectés par LIGO et Virgo, dont la contrepartie électromagnétique a également été observée. Jusqu'à présent ces observations ont confirmé que la vitesse de propagation des OG est égale à c, avec une très bonne précision.

C'est assez ambiguë (en tous cas pour moi et les quelques maigres connaissances que j'ai du sujet).
Lorsque vous parlez "d'onde gravitationnelle" s'agit-il d'une onde qui détermine lors de son passage que la masse distante à l'origine de l'onde vient dorénavant attirer tout objet présent à cet endroit ?
Parce-ce que pour ce que j'en sait l'onde gravitationnelle n'a pour effet que de changer temporairement les distances dans l'espace.
Par exemple ici dans LIRGO l'onde va raccourcir l'espace sur un kilomètre, puis après son passage l'espace sera comme avant.
Comment savons nous que le changement issu de la masse distante a effectivement un effet permanent au niveau de LIRGO ?

[Deedee81]

Salut,

Lorsque vous parlez "d'onde gravitationnelle" s'agit-il d'une onde qui détermine lors de son passage que la masse distante à l'origine de l'onde vient dorénavant attirer tout objet présent à cet endroit ?

Drôle de manière de le dire mais oui. L'onde est une "mise à jour" du champ gravitationnel reflétant le changement des masses lointaines.

C'est pas très différent du champ électromagnétique :
Supposons qu'un dipôle de charges se forme à un endroit : on va avoir une onde EM émise transitoirement et après on a un champ électrique statique dipolaire.
Même si l'onde en fait n'a fait que passer.

L'onde est le côté transitoire. De même pour les OG.
(pour des raisons techniques les OG ne sont pas facile à produire, un effet de la conservation des masses, du caractère toujours attractif et du principe d'équivalence. Les O.G. sont toujours quadrupolaire et faible, très faibles. Et donc pour des variations de type dipolaire on a des variations quasi-stationnaires sans onde gravitationnelle. Mais c'est un détail pas très important pour la question. Quand il y a une variation/propagation transitoire il y a toujours O.G).

Parce-ce que pour ce que j'en sait l'onde gravitationnelle n'a pour effet que de changer temporairement les distances dans l'espace.

Elle est oscillante, mais le champ gravitationnel peut être différent entre le début et la fin de l'onde (mais c'est bézef en général, pour les grands détecteurs par exemple, faut pas rêver, on ne verrait aucun changement). Tout comme quad tu allumes puis éteint une ampoule.

P.S. : LIGO, pas LIRGO

[ArchoZaure]

Drôle de manière de le dire mais oui. L'onde est une "mise à jour" du champ gravitationnel reflétant le changement des masses lointaines.

D'accord merci.

Quand il y a une variation/propagation transitoire il y a toujours O.G).

Donc d'après l'explication le fait qu'il existe un champ gravitationnel, ce qu'on entend en général par "propagation de la gravité" et qui est souvent confondu avec les OG, est une considération théorique qu'on suppose vrai (fortement vrai puisque c'est une conséquence de la RG) mais jamais vérifié expérimentalement (valeurs trop faibles de la gravité en laboratoire pour pouvoir expérimenter).
C'est dommage qu'on n'ai jamais trouvé le moyen de le vérifier expérimentalement.
Certains y ont déjà pensé ?

[Deedee81]

Certains y ont déjà pensé ?

Je ne sais pas.

Mais c'est franchement pas évident à vérifier, à moins d'avoir une fusion de corps très massifs (trous noirs, étoiles à neutrons) à distance courte (disons la taille du système solaire). Faut pas rêver (ou cauchemarder là pour le coup )

EDIT mais tous les effets relativistes (la RG) du champ gravitationnel ayant été testé (avec souvent une excellente précision) et les OG détectée (directement), il y a quand même peu de doute

[ArchoZaure]

Mais c'est franchement pas évident à vérifier, à moins d'avoir une fusion de corps très massifs (trous noirs, étoiles à neutrons) à distance courte (disons la taille du système solaire). Faut pas rêver (ou cauchemarder là pour le coup )

Ou alors il faudrait déplacer une grosse masse très rapidement et être capable de mesurer un écart ou pas d'apparition de l'attraction à quelques centimètres.
J'avoue que c'est pas évidement...

Sinon je me demandais, dans le cas d'une grosse masse qui se déplace dans l'espace, comme par exemple la Terre dans le système solaire (là on a de la masse à disposition) est-ce qu'on ne devrait pas pouvoir suivre l'apparition du champs gravitationnel (à comparer ensuite avec la montée théorique du champs gravitationnel selon la vitesse de la lumière) ?
Par exemple si on mets un satellite positionné à côté de là où la Terre est censée passer l'année prochaine, immobile (on l'aide un peu pour ça sinon il va chuter vers le soleil vu qu'il est immobile), en attente du passage de la Terre à quelques centaines de kilomètres du satellite.
Ne pourrait-on pas mesurer la variation de l'attraction de la Terre sur le Satellite ?
Donc plus finement vérifier que cette variation se propage bien à la vitesse de la lumière ?
D'autant que j'ai vu qu'on avait aujourd'hui des capteurs électroniques de champs gravitationnel très compacts (basé sur le décalage temporel) capables de détecter des différences infinitésimales de valeur de champ gravitationnel.
Par exemple deux capteurs positionnés au niveau de la surface terrestre décalés en hauteur de seulement quelques centimètres permettent de mettre en évidence la variation du champs.
Il faudrait que je retrouve l'article.

Sinon plus standard mais peut-être moins évident à faire dans un satelitte.

Dans cette nouvelle étude (lien plus bas), dirigée par le physicien quantique Markus Aspelmeyer de l’université de Vienne, en Autriche, les chercheurs ont testé la force de liaison entre deux sphères dorées d’une masse d’environ 90 milligrammes, soit la masse de quatre mouches domestiques.
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03250-7

https://www.gurumed.org/2021/03/11/c...jamais-ralise/

[ArchoZaure]

Un exemple de mesure de gravité (pas très compact mais c'est l'idée).

Jamais la théorie de la relativité générale d'Einstein, et plus précisément son effet de dilatation du temps, n’avait été vérifiée à si petite échelle. Une équipe du JILA, un institut de recherche en sciences physique géré par l’Université du Colorado et le National Institute of Standards and Technology (NIST), est parvenue à démontrer que deux horloges atomiques, distantes l’une de l’autre d'à peine un millimètre, tournaient à des vitesses différentes. L’expérience décrite dans un article de Nature en date du 16 février 2022 a été menée sur des horloges atomiques - ou plutôt une horloge atomique - "50 fois plus précises que toutes celles jusqu’ici mises au point", selon le communiqué relayant la prouesse.

https://www.sciencesetavenir.fr/fond...etrique_161518

[Deedee81]

Sinon je me demandais, dans le cas d'une grosse masse qui se déplace dans l'espace, comme par exemple la Terre dans le système solaire (là on a de la masse à disposition) est-ce qu'on ne devrait pas pouvoir suivre l'apparition du champs gravitationnel (à comparer ensuite avec la montée théorique du champs gravitationnel selon la vitesse de la lumière) ?

La difficulté là est l'émission d'O.G, elle n'est pas simple (on retombe sur la difficulté entre parenthèses plus haut : "pour des raisons techniques"), l'essentiel de la variation est juste stationnaire et périodique mais sans O.G. (en fait il y en a mais tellement faible qu'on ne saurait les mesurer).

Peut-être une confirmation indirecte :
- la découverte expérimentale des O.G. n'est pas avec les détecteurs mais indirecte, avec les pulsars binaires : https://fr.wikipedia.org/wiki/PSR_B1913%2B16
(deux étoiles à neutrons tournant l'une autour de l'autre)
- et comme elles se rapprochent on sait facilement déterminer le champ gravitationnel
- et tout est conforme à la RG
(ce fut d'ailleurs considéré comme une preuve de l'existence physique des OG, la prédiction n'étant pas triviale et le résultat très significatif)

[ArchoZaure]

La difficulté là est l'émission d'O.G, elle n'est pas simple (on retombe sur la difficulté entre parenthèses plus haut : "pour des raisons techniques"), l'essentiel de la variation est juste stationnaire et périodique mais sans O.G. (en fait il y en a mais tellement faible qu'on ne saurait les mesurer).

Oui mais là justement je ne parle plus des OG (sinon je suis d'accord que les sources d'ondes gravitationnelles suffisamment puissantes pour être détectées ne se trouvent pas dans le système solaire, les OG produites par la Terre lors de sa rotation sont infinitésimales)
C'est juste l’intensité de la gravité qu'on essayerait de mesurer, on ne chercherait pas à détecter les ondes gravitationnelles mais la valeur du champs gravitationnel et comment elle évolue au niveau d'un satellite par exemple en fonction du déplacement de la Terre.
Ce qu'il y a par exemple c'est que vu la distance entre la Terre et le satellite, lorsque la Terre avance en direction du satellite, il faut un certain temps (même à la vitesse de la lumière) pour que ce déplacement ait un effet sur la valeur locale du champ gravitationnel au niveau du satellite.
Donc, on cherche à savoir si l'établissement du champ gravitationnel se fait à la vitesse de la lumière (du fait de l'OG qui va, elle, on en est certain à la vitesse de la lumière) ou alors si ce champ gravitationnel met un peu plus de temps pour s'établir à distance (on exclu à priori le fait que ce soit instantané par principe mais on n'en sait rien finalement sans l'avoir vérifié expérimentalement).

[Deedee81]

Salut,

Là des variations du champ gravitationnel avec les satellites, ça oui, c'est même très utilisé en gravimétrie :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Gravim%C3%A9trie

En un point donné (latitude, longitude, altitude) il doit y avoir de petites variations dû aux forces de marées (qui déforment la Terre) mais je ne sais pas si c'est mesurable.
Et aussi des variations du champ gravitationnel solaire du fait que l'orbite est elliptique mais ça doit être encore plus faible (un pt'tit calcul serait bien veni)

Pour le mouvement en direction du satellite, non, car les deux bougent en même temps, la distance reste constante (enfin, en dehors de l'orbite du satellite bien sûr, disons un géostationnaire) et le champ gravitationnel est stationnaire. Le problème étant que pour un tel mouvement de translation il n'y a aucun effet (pour une charge électrique non plus du reste, là aussi le champ électrique à distance donnée reste inchangé avec le mouvement). Il faut forcément des accélérations (et l'accélération centripète de la Terre c'est peau de chagrin) et pour que ce ne soit plus stationnaire faut pas que ce soit trop symétrique (avec une orbite circulaire et un corps de rotation synchrone, que dale, avec la Terre c'est pas strictement symétrique car elle tourne, il y a le bourrelet des marées, l'orbite est une ellipse mais là encore l'écart est trop faible pour mesurer quoi que ce soit).

Je l'admet : la gravité est chiante
- c'est la plus faible des interactions fondamentales (et de très loin)
- faut des variations de type "quadrupolaire" pour mesurer certains effets (ce qui encore plus faible)
EDIT d'ailleurs bien que la RG soit extrêmement bien validée maintenant, elle reste l'interaction fondamentale vérifiée avec le moins de précision parmi les quatre. On est trèèèès loin du calcul/mesure du moment magnétique anomal de l'électron

[Deedee81]

Ah ben, qu'est que ça fait en "étudiant avancés", on en est loin (même pour moi, je connais bien la RG mais pas pour ce forum, ou très peu).

Je déplace en discussion libre

[ArchoZaure]

Pour le mouvement en direction du satellite, non, car les deux bougent en même temps, la distance reste constante (enfin, en dehors de l'orbite du satellite bien sûr, disons un géostationnaire) et le champ gravitationnel est stationnaire.

Non je ne parle pas d'un satellite en orbite autours de la Terre mais d'un satellite en orbite "géostationnaire" par rapport au Soleil.
Il voit passer la Terre tous les ans à proximité.
Par exemple pour imager vous arrêtez la course de la Terre autour du Soleil et vous imaginez mettre un satellite à cette position + un petit décalage de 200 à 1000km pour éviter que la Terre ne vienne le percuter lors de son prochain passage.

[ArchoZaure]

- c'est la plus faible des interactions fondamentales (et de très loin)
- faut des variations de type "quadrupolaire" pour mesurer certains effets (ce qui encore plus faible)
EDIT d'ailleurs bien que la RG soit extrêmement bien validée maintenant, elle reste l'interaction fondamentale vérifiée avec le moins de précision parmi les quatre. On est trèèèès loin du calcul/mesure du moment magnétique anomal de l'électron

A l'échelle de la Terre la gravité est je pense suffisamment forte pour être mesurée même avec un pèse-personne.
C'est pas la question de savoir détecter les OG... c'est la question de mesurer en temps réel la variation de l'intensité de la gravité en fonction de la distance.
Si par exemple il y a un décalage entre le temps d'arrivée de la gravité lors du déplacement de la Terre, par exemple la Terre est à 10000km puis à 9000km on va voir une différence dans l'intensité de la force gravitationnelle au niveau du satellite mais pas instantanément.
C'est ce temps d'arrivé qu'il serait intéressant de mesurer pour valider ou pas la vitesse de propagation de l’extension du champ (comme les OG à la vitesse de la lumière, ou pas, et c'est là la question)

[Deedee81]

Non je ne parle pas d'un satellite en orbite autours de la Terre mais d'un satellite en orbite "géostationnaire" par rapport au Soleil.
Il voit passer la Terre tous les ans à proximité.
Par exemple pour imager vous arrêtez la course de la Terre autour du Soleil et vous imaginez mettre un satellite à cette position + un petit décalage de 200 à 1000km pour éviter que la Terre ne vienne le percuter lors de son prochain passage.

Ah pardon, je n'avais pas compris. Oui là clairement on détecterait le changement de gravité (en fait c'est la position du satellite qui changerait).
Là aussi je pense qu'on est dans le cas "stationnaire" (donc pas de temps de transmission) mais ça mériterait confirmation (ou calcul avec la RG mais dans ce genre de situation c'est coton comme calcul).

[ArchoZaure]

Ah pardon, je n'avais pas compris. Oui là clairement on détecterait le changement de gravité (en fait c'est la position du satellite qui changerait).

Non pas de problème c'est vrai qu'avec des mots c'est moins facile à expliquer qu'avec un dessin.
Pour être sûr qu'on parte de la même chose, quand vous dites c'est la position du satellite qui changerait vous voulez dire que le satellite bougerait lors du passage de la Terre aussi près ?
C'est vrai ça et j'y avait pas pensé et effectivement il faudrait stabiliser le satellite ou à minima mesurer très précisément son accélération pour en déduire sa position au cours de l'expérience.
Ou alors vous pensez que le fait que la Terre bouge et le satellite reste fixe est strictement équivalent à ce que la Terre est fixe et le satellite bouge ? (changement de référentiel en somme).

Là aussi je pense qu'on est dans le cas "stationnaire" (donc pas de temps de transmission) mais ça mériterait confirmation (ou calcul avec la RG mais dans ce genre de situation c'est coton comme calcul).

Quand vous dites "stationnaire" j'ai un peu de mal à saisir.
Est-ce que vous pourriez préciser ?
Sinon justement à ce sujet peut-être est-ce que vous pensez que si la Terre se déplaçait en ligne droite dans l'espace à vitesse constante et sans rotation (ni accélération) est-ce qu'elle produirait la moindre OG ?
On va supposer le fait possible en négligeant les éventuelles champs gravitationnels déjà présents ou dit autrement ces autres champs sont homogènes.

[ArchoZaure]

Bon j'ai fouillé un peu sur internet et même demandé à ChatGPT dont voici la réponse:

Moi : quelle est la différence entre les ondes gravitationnelles et le champ gravitationnel ?

ChatGpt: Les ondes gravitationnelles sont des perturbations qui se propagent dans l'espace-temps causées par des mouvements massifs, tels que la collision de deux étoiles à neutrons ou de deux trous noirs. Le champ gravitationnel, quant à lui, est la force qui attire tout objet doté de masse l'un vers l'autre. Les ondes gravitationnelles sont des perturbations dans le champ gravitationnel.

Moi: est-ce qu'une masse qui se déplace en ligne droite sans accélération produit des ondes gravitationnelles ?

ChatGpt: Non, une masse qui se déplace en ligne droite sans accélération ne produit pas d'ondes gravitationnelles. Les ondes gravitationnelles sont produites par des accélérations massives, telles que celles qui se produisent lors de la collision de deux corps célestes ou lorsque des corps célestes tournent l'un autour de l'autre. Pour produire des ondes gravitationnelles, il faut une accélération changeant dans le temps.

ce qui me pose un problème avec la réponse précédente.

Drôle de manière de le dire mais oui. L'onde est une "mise à jour" du champ gravitationnel reflétant le changement des masses lointaines.

C'est pas très différent du champ électromagnétique :
Supposons qu'un dipôle de charges se forme à un endroit : on va avoir une onde EM émise transitoirement et après on a un champ électrique statique dipolaire.
Même si l'onde en fait n'a fait que passer.

L'onde est le côté transitoire. De même pour les OG.
(pour des raisons techniques les OG ne sont pas facile à produire, un effet de la conservation des masses, du caractère toujours attractif et du principe d'équivalence. Les O.G. sont toujours quadrupolaire et faible, très faibles. Et donc pour des variations de type dipolaire on a des variations quasi-stationnaires sans onde gravitationnelle. Mais c'est un détail pas très important pour la question. Quand il y a une variation/propagation transitoire il y a toujours O.G).

Si une masse se déplaçant sans accélération (ou sans variation d'accélération sur ce point j'ai pas tout compris) avance dans l'espace aucune OG est produite.
Mais le champs gravitationnel se met quand même à jour.
Ne doit-on pas conclure que les OG ne participent pas à la mise à jour du champ gravitationnel ?
Ce qui revient à la question : Comment ce propage ce champ gravitationnel et pourquoi tout le monde parle des OG pour parler de la propagation du champ gravitationnel ?

[mach3]

Relire la toute première réponse...

m@ch3

[ArchoZaure]

La composante de rayonnement sont les fameuses ondes gravitationnelles. Elles "mettent à jour" la courbure.

Oui mais s'il n'y a pas production d'OG comme dans le cas d'un déplacement uniforme dans l'espace comment la courbure se met-elle à jour si ce sont les OG qui sont censées mettre à jour la courbure ?

[mach3]

Relire mieux, avant le rayonnement.

m@ch3

[ArchoZaure]

Non je ne vois toujours pas où vous répondez à cette question :

Sil n'y production d'OG que dans des cas particuliers en rapport avec un changement énergétique, comment la courbure autour d'un astre se met-elle à jour de manière générale ?

Par exemple si une planète avance dans l'espace et qu'un observateur se trouve à proximité, vous êtes bien d'accord que cet observateur va mesurer des variations de force gravitationnelle à son niveau ?
Pourtant s'il n'y a pas d'émission d'OG ce qui est le cas le plus général puisque l'énergie totale reste la même, la force mesurée va bien varier.
Donc le champ autour de la planète se déplace en quelque-sorte et ça n'a rien à voir avec la nécessité d'avoir des OG.

Ou bien ?

[mach3]

est-ce que c'est plus clair si je mets en gras souligné ce qui répond à la question dans la première réponse ?

Si on fait certaines approximations, la gravitation, à l'instar de l'électromagnétisme, se décompose en 3 composantes (cela s'appelle le gravitoelectromagnétisme) : une composante de type électrique qui dépend la position retardée(*) des masses, une composante de type magnétique qui dépend du mouvement retardé (en particulier les rotations) et enfin une composante de rayonnement transmise à la vitesse limite. L'une dans l'autre, les composantes électriques et magnétique "conspirent" (grosso-modo la composante magnétique, en informant sur le mouvement, permet d'anticiper la position actuelle à partir de la position retardée) et donnent l'impression que c'est la masse dans sa position actuelle et non retardée qui est la source[/U] (d'où la loi de Newton qui prend en compte les positions actuelles et non les positions retardées des astres pour calculer le champ gravitationnel).

sinon, je développerais, quand j'aurais le temps...

m@ch3

[yves95210]

Cf. l'effet de "frame-dragging". Je mets le lien vers la page wikipedia en anglais parce que je n'ai pas trouvé aussi bien en français. Ci-dessous la traduction de son intro :

L'entraînement du référentiel est un effet sur l'espace-temps, prédit par la théorie générale de la relativité d'Albert Einstein, qui est dû à des distributions stationnaires non statiques de masse-énergie. Un champ stationnaire est un champ qui se trouve dans un état stable, mais les masses à l'origine de ce champ peuvent être non statiques - en rotation, par exemple. Plus généralement, le sujet qui traite des effets causés par les courants de masse-énergie est connu sous le nom de gravito-électromagnétisme, qui est analogue au magnétisme de l'électromagnétisme classique.

Le premier effet d'entraînement du référentiel a été dérivé en 1918, dans le cadre de la relativité générale, par les physiciens autrichiens Josef Lense et Hans Thirring, et est également connu sous le nom d'effet Lense-Thirring. Ils ont prédit que la rotation d'un objet massif déformerait la métrique de l'espace-temps, faisant précesser l'orbite d'une particule test proche. Cela ne se produit pas en mécanique newtonienne pour laquelle le champ gravitationnel d'un corps ne dépend que de sa masse, et non de sa rotation.

[ Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite), j'ai juste corrigé la traduction du mot anglais frame que Deepl avait traduit par cadre. Et non, je n'ai pas essayé de demander à ChatGPT de traduire ce texte... ]

L'effet Lense-Thirring ne concerne que les objets en rotation, mais (plus loin dans la page wikipedia) :

L'entraînement linéaire du référentiel est le résultat tout aussi inévitable du principe général de la relativité, appliqué à la quantité de mouvement linéaire. Bien qu'il ait une légitimité théorique égale à l'effet "rotationnel", la difficulté d'obtenir une vérification expérimentale de l'effet signifie qu'il est beaucoup moins discuté et souvent omis des articles sur l'entraînement du référentiel (mais voir Einstein, 1921).

[ArchoZaure]

Merci pour votre réponse mais c'est toujours pas plus clair.

Quel est le rapport entre ce que vous avez souligné et les OG ?
Je répète à nouveau et je pense que vous êtes d'accord avec ce point : Il n'y a pas d'OG dans le cas d'un déplacement uniforme...

Donc la phrase qui suit "La composante de rayonnement sont les fameuses ondes gravitationnelles. Elles "mettent à jour" la courbure.", je ne la comprends pas.

[Deedee81]

Salut,

Quel est le rapport entre ce que vous avez souligné et les OG ?

Parce que ce qui est souligné c'est la même chose pour le champ gravitationnel de la source. Et si dans le référentiel de la source le champ gravitationnel ne varie pas dans le temps, forcément, il n'y a pas d'onde gravitationnelle.

Je répète à nouveau et je pense que vous êtes d'accord avec ce point : Il n'y a pas d'OG dans le cas d'un déplacement uniforme...

On est d'accord.

Donc la phrase qui suit "La composante de rayonnement sont les fameuses ondes gravitationnelles. Elles "mettent à jour" la courbure.", je ne la comprends pas.

Qu'est-ce que tu n'as pas compris dans cette phrase ? C'est déjà ce qu'on avait dit au début et tu n'avais pas manifesté d'incompréhension.

[mach3]

Il n'y a pas besoin de mettre à jour la courbure pour toute une catégorie de mouvements, ceux qui ne génèrent pas d'onde gravitationnelles.
La courbure a pour source le tenseur énergie-impulsion sur le cône de lumière passé, donc toute densité d'énergie, tout flux d'énergie, tout flux de quantité de mouvement sur le cône passé (grosso-modo les positions et vitesses retardées des masses, retardé voulant dire avec un retard dû à la transmission à la vitesse limite) contribuent et donnent l'impression, en champ faible, que les sources sont les masses dans leurs positions actuelles, alors que ce sont les masses dans leurs positions retardées et la quantité de mouvement qu'elles ont à cette position retardées qui sont la source.

Par ailleurs, rien que le principe de relativité justifie qu'il n'y ait pas d'émission d'OG pour un mouvement en translation rectiligne uniforme : le champ en un point fixe dans un référentiel où l'objet est en mouvement à vitesse v et le même que le champ en un point se mouvant à cette même vitesse v dans un référentiel où l'objet est immobile. La géométrie de l'espace-temps ne change pas (par exemple si l'objet est de symétrie sphérique, c'est la géométrie de Schwarzschild), le point où l'on mesure le champ ne fait qu'explorer cette géométrie stationnaire.

Les OG c'est quand la géométrie change, qu'elle n'est pas stationnaire. Exemple, quand un corps en rotation s'effondre en trou noir, il y a émission d'OG parce qu'on passe d'une certaine géométrie (qu'on ne sait pas décrire de façon analytique par ailleurs) à la géométrie de Kerr.

m@ch3

[ArchoZaure]

Donc la phrase qui suit "La composante de rayonnement sont les fameuses ondes gravitationnelles. Elles "mettent à jour" la courbure.", je ne la comprends pas.

Qu'est-ce que tu n'as pas compris dans cette phrase ? C'est déjà ce qu'on avait dit au début et tu n'avais pas manifesté d'incompréhension.

Ce que je veux dire c'est que s'il n'y a pas émission d'OG dans le cas d'un mouvement uniforme on comprend mal comment dans ce même cas des OG inexistantes pourraient être la cause de la mise à jour de la courbure.

Il n'y a pas besoin de mettre à jour la courbure pour toute une catégorie de mouvements, ceux qui ne génèrent pas d'onde gravitationnelles.

Ok donc ici vous admettez que les OG ne sont pas nécessaires à la mise à jour de la courbure.
Ça me parait plus cohérent.

La courbure a pour source le tenseur énergie-impulsion sur le cône de lumière passé, donc toute densité d'énergie, tout flux d'énergie, tout flux de quantité de mouvement sur le cône passé (grosso-modo les positions et vitesses retardées des masses, retardé voulant dire avec un retard dû à la transmission à la vitesse limite) contribuent et donnent l'impression, en champ faible, que les sources sont les masses dans leurs positions actuelles, alors que ce sont les masses dans leurs positions retardées et la quantité de mouvement qu'elles ont à cette position retardées qui sont la source.

Oui je suis d'accord mais ce que vous dites ici ne répond pas à la question de la vitesse de propagation de la courbure.
Ici vous supposez on dirait une vitesse qui serait égale à celle des OG ou de la lumière.
Mais comment savez-vous que c'est à cette vitesse que se fait la mise à jour de l'espace autour de la source ?
Juste avant vous le supposiez en disant que ce sont les OG qui sont responsables de la courbure et donc effectivement comme on sait que les OG vont à la vitesse de la lumière (sinon on aurait pas pu faire coïncider l''observation par la lumière d'un phénomène distant produisant des OG avec l'arrivée de ces OG) alors on aurait pu le penser.

Mais si les OG ne sont plus responsables de la mise à jour de la courbure alors la question de la vitesse de la mise à jour reste ouverte.
Ainsi que les mécanismes sous-jacents.

Par ailleurs, rien que le principe de relativité justifie qu'il n'y ait pas d'émission d'OG pour un mouvement en translation rectiligne uniforme : le champ en un point fixe dans un référentiel où l'objet est en mouvement à vitesse v et le même que le champ en un point se mouvant à cette même vitesse v dans un référentiel où l'objet est immobile. La géométrie de l'espace-temps ne change pas (par exemple si l'objet est de symétrie sphérique, c'est la géométrie de Schwarzschild), le point où l'on mesure le champ ne fait qu'explorer cette géométrie stationnaire.

On est d'accord.
Et pourtant il faut bien expliquer les changements au niveau de l'espace autour d'une masse en mouvement uniforme.

Par exemple et j'ai fait un dessin vite fait pour qu'on soit certain de parler de la même chose :


Donc ici on a une masse (en hachuré) avec on va dire un "isocline de la force" autour de cette masse.
On a la situation au temps t1 et la situation plus tard au temps t2 suite au déplacement uniforme de la masse à la vitesse V.
En O1 et en O2 se situent des observateurs qui mesurent donc tout bêtement la force d'attraction gravitationnelle (pas besoin de parler de courbure ici).
Situation en t1 : O1 qui mesure une force égale à k et O2 qui mesure une force environ égale à 0 (on néglige l'action de la masse distante en disant que O1 et O2 sont suffisamment éloignés)
Situation en t2 : O1 qui mesure une force environ égale à 0 et en O2 une force égale à k.

La question est donc simple.
Comment SANS les OG (puisqu'ici on sait qu'il n'y en a pas) explique-t-on le changement de la situation entre t1 et t2 au niveau de l'espace 3D.
Pas d'histoire de retard juste deux situations, qui nécessitent un mécanisme pour changer l'espace 3D du temps t1 au temps t2
Et donc à quelle vitesse ce mécanisme opère-t-il et comment savons-nous ne façon certaine ce que vaut cette vitesse (vitesse de la lumière ou plus, ou moins).

[yves95210]

Salut,

La question est donc simple.
Comment SANS les OG (puisqu'ici on sait qu'il n'y en a pas) explique-t-on le changement de la situation entre t1 et t2 au niveau de l'espace 3D.
Pas d'histoire de retard juste deux situations, qui nécessitent un mécanisme pour changer l'espace 3D du temps t1 au temps t2
Et donc à quelle vitesse ce mécanisme opère-t-il et comment savons-nous ne façon certaine ce que vaut cette vitesse (vitesse de la lumière ou plus, ou moins).

Ben là il n'y a pas de mystère : l'accélération gravitationnelle à une distance R (celle de ton "isocline") de la masse en mouvement est la même en t2 qu'en t1. Et dans le référentiel où les observateurs O1 et O2 sont immobiles, entre t1 et t2 la perturbation du champ gravitationnel causée par la masse en mouvement s'est déplacée à la même vitesse que cette masse.

En revanche la question qu'il faut se poser est celle de la direction de l'accélération gravitationnelle mesurée par O1 en t1 (et identiquement par O2 en t2). Le vecteur accélération pointe t-il vers la position de la masse en t1 ou vers sa position en t1-R/c ?