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]

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.

[kamy]

Merci beaucoup "Gilgamesh" pour tes précisions mais bien trop technique pour moi

[Gilgamesh]

Merci beaucoup "Gilgamesh" pour tes précisions mais bien trop technique pour moi

En plus court : les ondes gravitationnelles reçues sont d’intensité variable, comme tous les types d’ondes physiques qui transportent de l'énergie (lumière, ondes radio, ondes sonores, ondes sismiques, etc.).

L'amplitude ou strain, noté h, du rayonnement gravitationnel dépend essentiellement :

- de la masse des objets sources (plus ils sont massifs, plus ils sont émissifs),
- de la vitesse angulaire (plus l’orbite est rapide, plus l’émission est forte),
- et de l’inverse de la distance qui nous sépare de la source.

Le signal gravitationnel provenant d’une source astrophysique lointaine correspond à un seul train d’onde traversant la Terre à la vitesse de la lumière. On ne peut pas trianguler à partir de différents signaux provenant de régions différentes du ciel. En revanche, on peut trianguler à partir de l'instant précis de réception d'un même signal par différentes antennes gravitationnelles réparties sur Terre (les deux LIGO, Virgo, bientôt Kagra, et plus tard LIGO India, etc.).

[kamy]

Désolé, je me suis trompé de sujet

[Gwinver]

Par curiosité :

et de l’inverse de la distance qui nous sépare de la source (l’intensité est inversement proportionnelle à la distance).

Je suis surpris, je pensais que c'était inversement proportionel au carré de la distance.

[ThM55]

Par curiosité :



Je suis surpris, je pensais que c'était inversement proportionel au carré de la distance.

L'intensité inversement proportionnelle à la distance et le flux d'énergie inversement proportionnel au carré de la distance. C'est l'énergie totale qui est conservée, donc si elle se répartit sur une surface proportionnelle au carré du rayon, son flux doit être inversement proportionnel au carré.

[Gwinver]

Merci, je confondais donc intensité et énergie.
Je m'aperçois d'ailleurs que le 1/r était dans les équations données par Gilgamesh.

Est-ce que le lien entre intensité et énergie est dans la fréquence du signal?

[Gilgamesh]

La remarque de Gwiner m'incite à corriger le terme "intensité" en "amplitude" dans mes posts #6 et #8.

L'amplitude ou strain (~ tension, traction, étirement) de onde gravitationnelle est une mesure de la déformation relative de l'espace-temps causée par le passage de l'onde. Si L est la longueur mesurée entre deux points avant passage de l'onde et ΔL l'écart à L mesuré lors du passage de l'onde gravitationnelle, h = ΔL/L. Pour une onde gravitationnelle émise par une source lointaine, l'amplitude du strain décroît comme 1/R, où R est la distance à la source.

L'intensité c'est à dire le flux d'énergie F transporté par une onde gravitationnelle est proportionnel au carré de l'amplitude : F ~ h², et donc F ~ 1/R²