Ondes gravitationnelles

[hammadiashraf]

Bonjour,
Les ondes gravitationnelles qui arrivent vers la Terre comme exemple, sont-elles de même intensité ? Sinon la différence d'intensités pourrait-elle localisé la source dans sa direction ou même le sens ?
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[Gwinver]

Bonjour.

En attendant le passage d'un physicien.

L'"intensité" est fonction de la puissance émise et de la distance parcourue, les évènements produisant ces ondes se trouvent à des distances différentes et ont des puissance différentes.

La connaissance de l'amplitude mesurée ne renseigne donc pas sur la distance.
Mais, la mesure du même évènement depuis deux localisations différentes permet d'identifier la direction.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Virgo_(interféromètre)

En complément, l'observation d'un évènement par d'autres méthodes permet d'en évaluer l'origine.

[mach3]

Une actus sur comment on a localisé la source d'une onde gravitationnelle en utilisant les deux détecteurs LIGO et VIRGO :

https://www.futura-sciences.com/scie...binaire-11916/

m@ch3

[champetre]

Bonjour,

Mais, la mesure du même évènement depuis deux localisations différentes permet d'identifier la direction.

Deux points de mesure ne définissent qu'une ligne,
il en faut un 3ème pour avoir la direction

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gwinver]

La mesure de la différence de temps de propagation entre deux détecteurs permet de définir la direction de provenance du signal émis par rapport à la ligne joignant les deux points.
Un troisième point permet d'identifier la distance.

Tout cela bien sûr dans la limite de résolution des mesures.

[Gilgamesh]

Concernant l'intensité : pour une onde gravitationnelle émise par un système binaire de deux masse m₁ et m₂ en orbite circulaire, l'amplitude de l'onde ou strain, notée h, se calcule comme :

h ≈ (4G²Mη/(c⁴r)) (ω/2)^2/3

avec :
h : le strain ou étirement relatif des longueurs au passage de l'onde ΔL/L
G : la constante gravitationnelle (6.674 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻²)
c : la vitesse de la lumière (2.998 × 10⁸ m/s)
M : la masse totale (m₁ + m₂) en kg
η : le paramètre de masse réduit = (m₁ m₂) / (m₁ + m₂)²
ω : la vitesse angulaire en rad/s
r : la distance à la source en m

Pour la position de la source sur la voûte céleste on combine :

* Temps d’arrivée relatif (Triangulation)
Chaque détecteur enregistre le signal à un instant légèrement différent, en fonction de sa position sur Terre. En mesurant la différence de temps d’arrivée (Δt) entre les sites (par exemple, entre Hanford et Livingston pour LIGO, ou entre LIGO et Virgo), on peut estimer la direction de la source.

*Amplitude et phase du signal
L’amplitude et la phase du strain mesuré dans chaque détecteur dépendent de :

- L’orientation du détecteur par rapport à la source (antenne pattern).
- La polarisation de l’onde (h₊ et hₓ).

En comparant les amplitudes relatives et les phases entre les détecteurs, on peut contraindre la direction. D'où l'intérêt d'avoir des détecteurs orientés différemment les uns des autres.

Deux détecteurs (les deux LIGO) donnent une grande "banane" d’incertitude sur le ciel, qui rend irréaliste la recherche de la source. A partir de trois détecteurs (LIGO + Virgo + Kagra +...) on peut réduire cette incertitude à quelques degrés carrés, ce qui a permis la détection de la contrepartie optique de GW20170817.