Deux réunions mensuelles récentes de l'AEIS ont été consacrées aux ondes gravitationnelles. Ce, à travers les exposés successifs de Luc Blanchet (IAP-GReCO) et de Patrice Hello (Orsay, Laboratoire de l'Accélérateur linéaire).
Ayant été co-rédacteur (avec Michel Gondran) du compte rendu détaillé de l'exposé de Patrice Hello, j'en recopie l'introduction dans ce billet N° 12 de mon blog personnel. Le lecteur pourra accéder à l'intégralité du compte rendu - ainsi qu'aux diapositives de l'exposé - sur le site de l'AEIS, sous la rubrique "Comptes rendus conférences mensuelles" nouvellement créée.
Compte rendu de l'exposé de Patrice Hello
(Introduction)
L'exposé de Patrice Hello sur les ondes gravitationnelles fait suite et complète celui de Luc Blanchet, effectué le 6 octobre 2014 sur le même thème.
L'exposé de Luc Blanchet a été pour une grande part consacré aux ondes gravitationnelles émises par les systèmes binaires d'objets compacts (étoiles à neutrons et trous noirs). Son propos était en particulier de présenter la relation ente les paramètres orbitaux de ces systèmes d'une part, la forme et les paramètres caractérisant l'onde produite d'autre part. Il s'est attaché, dans ce contexte des systèmes binaires compacts, à nous décrire les méthodes utilisées dans les calculs des caractéristiques des signaux gravitationnels, ceci à chaque étape du processus conduisant ces systèmes à la "coalescence", c.a.d. à la fusion finale.
Le propos de Patrice Hello est centré sur le détecteur européen VIRGO, sa version "avancée" (Advanced Virgo), secondairement sur ses concurrents américains, japonais et indiens. Le conférencier s'est attaché à la technique à l'oeuvre dans VIRGO et aux facteurs en affectant la sensibilité. Il a précisé les différents enseignements que l'on pouvait tirer de l'absence de détection, avec la sensibilité déjà atteinte pour les différentes catégories d'émissions gravitationnelles. Il a décrit la longue bataille menée par les astrophysiciens pour élever les seuils de détection aux niveaux estimés nécessaires, pour chacune de ses catégories.
Son exposé se structure en six volets d’importance inégale :
Un premier volet (diapositives 3 à 12) présente ce que sont les ondes gravitationnelles : leur nature, les équations qui en contrôlent la dynamique, leurs effets sur la matière, les conditions de leur production.
Un second volet (diapositives 13 à 17) rappelle rapidement la variété des sources astrophysiques émettrices et, pour certaines d’entre elles, la forme et les caractéristiques quantitatives de leurs signaux gravitationnels.
Un troisième volet (diapositives 18 à 28) se consacre aux techniques mises en oeuvre dans le projet VIRGO : le principe et le schéma du dispositif de détection par interférométrie ; la relation théorique entre le déphasage observé dans le dispositif et l’amplitude de l’onde ; les différents bruits affectant la précision de la mesure et leurs déterminants ; la longue lutte pour atténuer ces bruits et parvenir à la courbe de sensibilité / fréquence effectivement atteinte à l’heure actuelle.
Un quatrième volet (diapositives 29 à 35) replace le projet VIRGO dans le réseau des collaborations mondiales autour des ondes gravitationnelles. Dans cet ensemble, la coopération entre VIRGO et son partenaire/concurrent américain LIGO est particulièrement étroite. Cette coopération constitue une force de frappe formée de trois détecteurs distants les uns des autres, avec des performances comparables, assurant un repérage directionnel des sources émettrices.
Un cinquième volet (diapositives 36 à 42) présente une sélection de résultats actuels de la coopération LIGO/VIRGO. En effet, au vu de la sensibilité déjà atteinte, l’absence de détection est porteuse d’informations sur les évènements ou phénomènes continus associés à la production d’ondes gravitationnelles : informations sur les limites supérieures de la fréquence de ces évènements, informations sur les probabilités de présence ou sur l’intensité de ces phénomènes continus. Ce volet traite également de l’apport que constitue le rapprochement des informations portées par les signaux gravitationnels et celles portées par d’autres “messagers” (ondes électromagnétiques, flux de neutrinos …)
Un dernier volet enfin évoque le futur proche, avec les augmentations de sensibilités prévues à court terme (Advanced VIRGO et Advanced LIGO) : gain d’un facteur 10, ce qui laisse espérer un gain d’un facteur 1000 sur le nombre d’évènements détectables sur une période déterminée ; également, le futur plus lointain avec les détecteurs de troisième génération et la mise en oeuvre de techniques spécifiques, pour réduire au maximum les différents types de bruits affectant la sensibilité.
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Suite sur le site de l'AEIS.
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