Propriété des ondes gravitationnelles.

[Floris]

Bonsoir, voici ma première question, j’aimerais savoir de quel ordre de fréquence d’oscillations d’ondes gravitationnels un gros système tels que deux trois noirs, peut-il générer ?

Merci à vous.
flo
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[Rincevent]

Bonsoir,

la fréquence de l'onde gravitationnelle pour un système binaire compact est le double de la fréquence de rotation du système. Puisqu'initialement les deux astres (trous noirs ou étoiles à neutrons) sont très éloignés, la fréquence est très faible.

Pour te donner une idée, pour le pulsar binaire de Taylor et Hulse qui leur valut le prix Nobel en 1993 et grâce auquel l'existence des ondes gravitationnelles a été démontrée, la fréquence est de l'ordre de Hz.

Au cours de l'évolution, les deux astres se rapprochent et leur rotation accélère, ce qui signifie que la fréquence augmente. On peut obtenir une formule qui donne la fréquence typique attendue au moment où les deux trous noirs fusionnent (pour des étoiles à neutrons ça change un peu à cause de "l'arrachement" de matière quand elles sont proches), celle-ci est où M est la masse totale et celle du Soleil.

Cela signifie que pour un système dont la masse est 10 masses solaires, la fréquence finale (la plus élevée) est 400 Hz, mais que pour un irréaliste système dont la masse totale serait celle du Soleil la fréquence serait 4000 Hz. On attend donc des fréquences de l'ordre de la centaine d'Hz ou plus faibles pour résumer (les trous noirs supermassifs, qui "pèsent des millions de masses solaires, pouvant être associés à des fréquences de quelques milliHz).

Il faut de plus noter que pour les sources très lointaines (situées hors de notre Galaxie), le décalage vers le rouge dû à l'expansion de l'Univers joue sur ces fréquences, les rendant plus faibles. Grossièrement on obtient le bon résultat en remplaçant dans la formule que j'ai donné le "M" par un "M (1+z)" où "z" est le redshift qui donne la façon dont les fréquences sont décalées vers le rouge.

ps: il ne s'agit là que des systèmes binaires compacts (trous noirs ou étoiles à neutrons de masses solaires) et d'autres types de sources d'ondes gravitationnelles rayonnent à des fréquences plus basses (quelques mHz pour les binaires de naines blanches ) ou plus élevées (quelques kiloHz pour les étoiles à neutrons en rotation et/ou les supernovae).

[Madarion]

Donc sa c'est le scientiphique, voici l'instinctif qui parle :
Cacul cacul c'est bien beau, mais ...

1) Ont a pas encore pu les capter.
2) Les ondes gravitationnelles sont récentes au niveau de la science.
3) Ont a déjà observé un system a deux trous noirs ? Ah bon.


Bon à part cela, si l’onde gravitationnelle existe, véhiculé par une particule que l'on appellerait le graviton, alors je suppose que sa fréquence serait très longues. Je dit cela car pour nous, si elles étaient courtes, ont ressentirais des variations, hors pour ne pas les percevoir ils faut quelle soit, ou étouffé dans un flux diffus équilibré, ou alors très très basses.
Pour les trous noirs, à vraie dire, c’est plutôt son amplitude qui compte, mais bon, je n’en n’est aucune idée.

Plus amples d'informations voir sur le site :

- Deux trous noirs supermassifs dans une même galaxie
- Les Trous noirs
- Le renouveau de la relativité générale : les ondes gravitationnelles

Tient au fait pour laquelle de la science Physique Quantique ou l'Astronomie les ondes gravitationnelles sont étudiables ?

[Rincevent]

Il faut de plus noter que pour les sources très lointaines (situées hors de notre Galaxie), le décalage vers le rouge dû à l'expansion de l'Univers joue sur ces fréquences, les rendant plus faibles.

cette phrase maladroite voulait signifier que la fréquence observée est plus faible que la fréquence d'émission du fait du décalage vers le rouge...

Les ondes gravitationnelles sont récentes au niveau de la science.

ça fait presque 100 ans qu'elles ont été prédites... c'est l'observation qui pose problème.

Ont a déjà observé un system a deux trous noirs ? Ah bon.

les ondes gravitationnelles seront justement le moyen d'observer de tels systèmes. Mais on a déjà observé plein de trous noirs (souvent en X ou gamma du fait de matière accrétée) et on sait que les étoiles massives évoluent de telle façon qu'elles leur donnent naissance, donc pas de doute sur l'existence de tels trucs. Sans parler de l'existence des trous noirs au centre des galaxies, ce qui donne des fusions de trous noirs galactiques suite à la collision de deux galaxies...

je suppose que sa fréquence serait très longues. Je dit cela car pour nous, si elles étaient courtes, ont ressentirais des variations,

je crois que tu veux parler de longueur d'onde là... la fréquence c'est une variation par unité de temps.

pour laquelle de la science Physique Quantique ou l'Astronomie les ondes gravitationnelles sont étudiables ?

pour les systèmes astrophysiques usuels (trous noirs, étoiles à neutrons, etc), la physique quantique ne joue aucun rôle en ce qui concerne l'émission des ondes gravitationnelles. Grossièrement une onde comme celles qu'on espère détecter contiendra gravitons (c'est le chiffre que j'ai lu dans un article sérieux sur ce sujet, je n'ai pas vérifié), donc les fluctuations quantiques sont complètement négligeables...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Madarion]

Enregistré Merci

Oui j'écris souvent des mots et j'en pense d'autre.
Je voulais bien sur parler de longueur d'ondes, je voulais dire que l'écart des pics de l'onde gravitationnel est très très éloigné, donc sa revient a dire que sa fréquence est basse, si ont ce réfère a une apparence comme une onde électromagnétique.

Mon idée essentiel a retenir ici, est que si ont prend la terre comme laboratoire, si les ondes gravitationnelles avaient une fréquence rapide, ont sen apercevrez non ? Recoupe moi stp

Donc si je comprend bien, arrivé a une certaine quantité d'unité, l'étude saute de science ?

[Floris]

Merci beaucoup Rincevent et Madarion pour vos message.

Alors justement je vais en venir à la question suivante qui intéressera Mandarion.
Pour percevoir de tels ondes, les dimensions de l'instrument doivent être très grande n'est pas? Si les dimensions sont trop restreintes, le détecteur ne pourrait constater une variation de la nature de l'espace temps. En fait ces comme si le détecteur était un système de deux horloges, l'une regardant l'autre pour observer lorsque son temps propre est différent du siens. Mais si l'horloge test est a une distance trop courte par rapport à la longueurs d'onde, les deux systèmes auront le même temps propre, sui-je a coté de la plaque?

Bien amicalement.

[Madarion]

Non, non, c'est exact !

. Bien quand même préciser que quand tu parle de " l'instrument ", tu sous attend la zone de prélèvement et non le capteur lui même. Car sur le principe du laboratoire-télescopes VLT ont peut au lieu d'avoir un seul capteur, morceler la zone en plusieurs petits morceaux, tous reliés par un étalonnage commun. Ce qui te permet de rendre le projet plus concret.

Les projets existent belle et bien

[deep_turtle]

Je ne suis pas sûr d'avoir compris l'intervention précédente, mais une chose est sure : le VLT ne mesure pas d'ondes gravitationnelles...

Sinon, dans les projets du style "lisa" dont tu indiques une image, ce n'est pas pour économiser des capteurs qu'on renvoie la lumière issue des 2 bras sur un seul élément, c'est lié au principe même de la mesure, qui est de faire interférer la lumière.

[Seb299792]

Le projet Lisa, repose sur une expérience de pensée réalisé par Einstein lorsqu'il décrivait la relativité général et les déformation d'espace temps.
En effet une triangle déformé par l'espace temps, par des ondes gravitationnelles verrait ses propriétés mathématique modifié :

En géométrie on sait que la somme des angles d'un triangle est égale à 180°. Une déformation de l'espace temps rendrait caduque ce qui vient d'être formulé.

Le projet Lisa permettrait d'analyser les fluctuations à l'aide de lazer et d'une grande distance.

[Madarion]

Je ne suis pas sûr d'avoir compris l'intervention précédente, mais une chose est sure : le VLT ne mesure pas d'ondes gravitationnelles...

Je n'est jamais du cela =>

...Car sur le principe du laboratoire-télescopes VLT ont peut au lieu d'avoir un seul capteur, morceler la zone en plusieurs petits morceaux,...

Le VLT n'est qu'un exemple sur le principe : Au lieu de construire un immense miroir de 900 m (irréalisable) il ce divise en plusieurs plus petits télescopes.

Sinon, dans les projets du style "lisa" dont tu indiques une image, ce n'est pas pour économiser des capteurs qu'on renvoie la lumière issue des 2 bras sur un seul élément,...

Oki, alors tu va comprendre que l'économie est ailleur =>

Pour percevoir de tels ondes, les dimensions de l'instrument doivent être très grande n'est pas?

+

...Ce qui te permet de rendre le projet plus concret.

Un grand capteur en une pièce si il devait capter cette longueur d’onde devrait mesurer au minimum le diamètre de la terre. Le fait de morcelé en petit morceau, le rend plus réaliste et plus abordable, mais je n'est pas dit que sa seras économique.

Merci Seb299792 pour les précissions.

PS: Deep, je sais que je suis pas assez comprehensif, mais c'est justement car je connais une donné que la science ne connais pas encore, alors c'est assez difficile a me mettre au niveau d''ici, je fais beaucoups d'effort crois moi.

[Rincevent]

En effet une triangle déformé par l'espace temps, par des ondes gravitationnelles verrait ses propriétés mathématique modifié

c'est vrai, mais ce n'est pas pour cela que LISA forme un triangle. Le triangle signifie plutôt la possibilité d'avoir simultanément plusieurs interféromètres de Michelson.

En géométrie on sait que la somme des angles d'un triangle est égale à 180°. Une déformation de l'espace temps rendrait caduque ce qui vient d'être formulé.

mais on ne mesure pas la somme des angles : juste les longueurs des bras. Et une déformation de l'espace-temps se traduit ainsi par une variation de ces longueurs. Deux longueurs non égales impliquent des interférences et cela suffit pour témoigner d'une déformation de l'espace-temps. Avec 3 longueurs, on fait plus de corrélations. Les projets initiaux comportaient même 6 ou 12 satellites... on a réduit le nombre par souci d'économie (sinon les projets auraient jamais été financés).

je sais que je suis pas assez comprehensif, mais c'est justement car je connais une donné que la science ne connais pas encore, alors c'est assez difficile a me mettre au niveau d''ici, je fais beaucoups d'effort crois moi.

euh.... oui, et encore ?

[Rincevent]

Pour percevoir de tels ondes, les dimensions de l'instrument doivent être très grande n'est pas? Si les dimensions sont trop restreintes, le détecteur ne pourrait constater une variation de la nature de l'espace temps.

il faudrait qu'il soit extrèmement sensible... en fait, un détecteur d'ondes gravitationnelles est aux télescopes usuels ce que les oreilles sont aux yeux : y'a le même rapport (qualitativement) entre la longueur d'onde du signal attendu et la taille typique de l'instrument de détection.

ce qui fait d'ailleurs que les détecteurs d'ondes gravitationnelles scruteront simultanément toutes les directions mais n'auront pas une résolution telle que les télescopes (cf oreilles et yeux).

[Floris]

Bonjour Rincevent et à touts les autres.
Quand tu dit: "ce qui fait d'ailleurs que les détecteurs d'ondes gravitationnelles structeront simultanément toutes les directions" peut tu développer, je n'ai pas très bien comprit. Merci à toi.

Seulement une chose qui me tracasse beaucoup.
Je comprends bien que l'expérience exige d'être très sensible, mais là encore, ces pas cela qui me taraude. Je me permet de re-citer une phrase que mandarion à dit:

"Un grand capteur en une pièce si il devait capter cette longueur d’onde devrait mesurer au minimum le diamètre de la terre. Le fait de morceler en petit morceau, le rend plus réaliste et plus abordable."

En effet, si ces variations sont de l'ordre de quelques centaines de hertz, on est loi du compte des quelques kilomètres Mais ceci dit, ce n'est pas drôle que sa, et sa me tracasse. En effet, si les dimension du détecteur son inférieurs aux dimensions de la longueurs d'onde, comment l'instrument sera t'il en mesure d'observer quelque chose puisqu tout au long de sa longueur la propriété de l'espace sera identique, il ne pourra mesurer que son temps propre! Bon, désolé si je suis encore à coté de la plaque, c'est à cause de ma lenteur d'esprit.
Merci encore à tous.
flo

[Rincevent]

Quand tu dit: "ce qui fait d'ailleurs que les détecteurs d'ondes gravitationnelles structeront simultanément toutes les directions" peut tu développer, je n'ai pas très bien comprit.

et tu as raison, je voulais écrire "scruteront".... (je vais jouer de mon privilège de modérateur et rectifier la coquille, merci de l'avoir signalée... )

en clair : tu n'as pas besoin de tourner la tête pour écouter ce qui se passe derrière toi, à ta droite, à ta gauche : tu peux écouter dans toutes les directions en même temps. En revanche tu ne vois que devant toi et dans une direction de "largeur" finie. Idem pour les télescopes : ils ne voient que devant eux. Les détecteurs gravitationnelles eux détectent simultanément les ondes qui proviennent de toutes les directions.

En effet, si les dimension du détecteur son inférieurs aux dimensions de la longueurs d'onde, comment l'instrument sera t'il en mesure d'observer quelque chose puisqu tout au long de sa longueur la propriété de l'espace sera identique,

pas exactement identique et en plus il y a des variations temporelles : tes oreilles sont petites mais arrivent à percevoir des sons dont les longueurs d'ondes sont plus grandes (ou au moins du même ordre de grandeur) qu'elles. Idem pour les détecteurs d'ondes gravitationnelles (les longueurs d'ondes sont en kilomètres ou millions de kilomètres comme la longueur des bras de VIRGO ou LISA).

[Madarion]

En effet, si ces variations sont de l'ordre de quelques centaines de hertz, on est loi du compte des quelques kilomètres Mais ceci dit, ce n'est pas drôle que sa, et sa me tracasse. En effet, si les dimension du détecteur son inférieurs aux dimensions de la longueurs d'onde, comment l'instrument sera t'il en mesure d'observer quelque chose puisqu tout au long de sa longueur la propriété de l'espace sera identique, il ne pourra mesurer que son temps propre !

pas exactement identique et en plus il y a des variations temporelles : tes oreilles sont petites mais arrivent à percevoir des sons dont les longueurs d'ondes sont plus grandes (ou au moins du même ordre de grandeur) qu'elles. Idem pour les détecteurs d'ondes gravitationnelles (les longueurs d'ondes sont en kilomètres ou millions de kilomètres comme la longueur des bras de VIRGO ou LISA).

Bon, il a trois façons de détecter les ondes :

Par changement temporelle
Par changement de distance
Ou par changement de pesanteur.

Sur le principe des oreilles, il a une différence entre la pression intérieure et la pression extérieure c’est cela qui est transmis aux cochlées par les osselets. Hors avec la gravitation, ont ne peut rien étalonner par rapport a un repère intérieur vu que l’effet de l’onde est partout pareil. Donc il faut isoler deux systems qui analysent localement et les relier uniquement pour les comparer (par laser ou ondes radio). Et là le principe est clair, ce n’est plus la mesure locale qu’on prend mais uniquement la différence des deux ponctions.

[mariposa]

En effet, si les dimension du détecteur son inférieurs aux dimensions de la longueurs d'onde, comment l'instrument sera t'il en mesure d'observer quelque chose puisqu tout au long de sa longueur la propriété de l'espace sera identique, il ne pourra mesurer que son temps propre! Bon, désolé si je suis encore à coté de la plaque, c'est à cause de ma lenteur d'esprit.
Merci encore à tous.
flo

A vue de nez j'ai l'impression que:

Si la longueur d'onde est beaucoup plus petite que le bras de l'interféromètre le signal tend vers zéro.

Si la longueur d'onde est beaucoup plus grande que le bras de l'interféromètre le signal tend vers zéro.

la distance optimale ma parait être pour L= lambda/4

[Madarion]

Arff, vivement qu'on es les premiers résultats

[Coincoin]

Salut,
Mariposa : malheureusement, on ne peut pas construire des interférométres ayant une taille équivalente à celle de la longueur d'onde. La mesure est donc plus difficile, mais avec une sensibilité optimale on peut s'en sortir...

[mariposa]

Salut,
Mariposa : malheureusement, on ne peut pas construire des interférométres ayant une taille équivalente à celle de la longueur d'onde. La mesure est donc plus difficile, mais avec une sensibilité optimale on peut s'en sortir...

merci.
Mariposa

[invitea0046ad4]

Salut,
Mariposa : malheureusement, on ne peut pas construire des interférométres ayant une taille équivalente à celle de la longueur d'onde. La mesure est donc plus difficile, mais avec une sensibilité optimale on peut s'en sortir...

En fait, tout repose sur cette cavité Fabry-Perot sur chaque bras de l'interféromètre Virgo, qui allonge le chemin optique à plusieurs centaines de kilomètres...

[Floris]

Salut, merci pour toutes vos interventions interessantes. Ceci dit, j'aimerai une exlicaton plus detaillé de comment en dépi du fait que le détecteur soit inférieur à la logueurs d'nde, peux t'il tout de même detecter un signal? On à palé de quart d'onde tot à leur, mais nous ne somme pas en électrpmagnétisme! Pourquoi donc ces même propriètèes? Désolé si je suis un peut len à saisir.
Merci a tous.

[Coincoin]

Il faut imaginer une sinusoïde avec une grande longueur d'onde. Si tu regardes sur un petit domaine, elle ne va pas beaucoup varier. Donc pour voir ton onde, il faudra regarder sur une distance la plus grande possible et/ou avec la plus grande précision possible (par exemple en se plaçant à un zéro de la sinusoïde et pas à un maximum).

[Madarion]

Une onde reste une onde non ?
Quelles soit carrée, triangle, modulée ou combinée sa reste le même principe. Autant démarrer là dessus. Après, il peut y avoir des différences, mais pas sur la forme. Et puis zut, c'est une loi universelle qu'on retrouve partout, alors je ne vois pas comment elle pourrait être si différente. Tu ne peux pas imaginer le nombre d’ondes de différente nature qui nous entoure, c’est astronomique, et je ne parle pas forcément des lois physiques, les lois de causalités par exemple sont aussi sous forme d’ondes.

[invite0f861d5d]

merci de bien vouloir répondre à la question suivante ;
quelle est la vitesse de propagation dans le vide des ondes gravitationnelles . Le sait-on ; à t'on observé des colisions d'astres avec changement du rapport de masse distance , avons nous perçus les effets de ces ondes .
Merci.

[Coincoin]

quelle est la vitesse de propagation dans le vide des ondes gravitationnelles

La même vitesse que la lumière, c.

t'on observé des colisions d'astres avec changement du rapport de masse distance , avons nous perçus les effets de ces ondes .

On a observé un couple de pulsars, dont l'évolution de la période correspond parfaitement à la perte d'énergie par rayonnement d'ondes gravitationnelles.
http://www.futura-sciences.com/compr...ssier510-6.php

[mariposa]

merci de bien vouloir répondre à la question suivante ;
quelle est la vitesse de propagation dans le vide des ondes gravitationnelles . Le sait-on ; à t'on observé des colisions d'astres avec changement du rapport de masse distance , avons nous perçus les effets de ces ondes .
Merci.

A ma connaissance c'est la vitesse de la lumière. il n'y a eu bien sur de mesures. mais le fait que la particule associée soit sans masse implique qu'il se propage a la vitesse de la lumière. Ceci doit se déduire de la linéarisation des équations d'Einstein qui doit faire ressortir une équation de propagation classique.

[Rincevent]

A ma connaissance c'est la vitesse de la lumière. il n'y a eu bien sur de mesures. mais le fait que la particule associée soit sans masse implique qu'il se propage a la vitesse de la lumière.

pas besoin de faire appel à la notion de particule associée qui est une notion quantique.

Ceci doit se déduire de la linéarisation des équations d'Einstein qui doit faire ressortir une équation de propagation classique.

exactement. Tu montres que la solution vérifie une équation d'onde usuelle localement invariante de Lorentz.

[invite0f861d5d]

merci Coincoin pour le post ( très intéressant )
merci Mariposa


****************************** ***
je me permets de préciser ici que je viens de faire du ménage dans ce qui fut la continuité de ce fil. Afin d'éviter
- de nouveaux départs de choses spéculatives et surtout non-soutenues par des modèles scientifiques précis (calculs à l'appui)
- de nouveaux hors-sujets,

je le ferme donc car il me semble être allé au bout de ses possibilités, en tous cas si l'on souhaite qu'il ne devienne ni trop technique ni trop spéculatif et/ou non scientifique.

Si quelqu'un souhaite revenir ou poursuivre sur un point en particulier, un nouveau fil me semble approprié. Quiconque penserait au contraire que la réouverture de ce présent fil serait souhaitable peut s'adresser à l'un des modérateurs, arguments à l'appui.
Pour la modération,
Rincevent