Longtemps mise en doute, l’existence des ondes gravitationnelle n’est plus discutée. Les observatoires LIGO aux Etats-Unis et Virgo en Italie sont dédiés à leur étude. Aujourd’hui, celle-ci va prendre un aspect concret. Une première onde gravitationnelle (OG dans le présent article) a été observée.
90 autres l’ont été depuis, au cours de trois campagnes successives. Chacune provenait d’une collision entre deux étoiles à neutrons, deux trous noirs ou une étoile à neutrons et un trou noir. Les collisions entre étoiles à neutrons sont suivies d’une vive lumière observable de la Terre et nommée des kilonovae.
De plus une rumeur sourde(low level hum) provenant des OG produites depuis l’origine de l’univers aurait été détectée.
LIGO et Virgo en sont à leur troisième campagne d’observations. Un détecteur Japonais dit KAGRA leur a été ajouté., en attendant un quatrième localisé en Inde dit Ligo-India.
Comme le prévoyaient initialement les scientifiques affectés à ces observatoires, un effet de loupe observable de la Terre (gravitational wave lensing) se produira nécessairement si des objets massifs tels que des galaxies courbent l’espace temps en donnant des images agrandies des objets célestes situés derrière ces courbures. (https://esahubble.org/wordbank/gravitational-lensing).
Rien de tel n’a encore été remarqué, mais vu le nombre des OG attendu (plusieurs centaines), les scientifiques espèrent que se produise un évènement de cette nature à tout moment et au plus tard dans quelques années.
Alors des fenêtres devraient s’ouvrir sur 3 catégories de phénomènes encore imprécis. La première consistera à mesurer plus exactement qu’aujourd’hui la vitesse de la lumière. Celle-ci sert de référence dans un grand nombre d’observations et la connaitre plus précisément pourra avoir des conséquences importantes dans un grand nombre de domaines.
La distorsion des OG devrait par ailleurs donner des informations essentielles sur la matière noire et sa répartition dans l’univers. Comme celle-ci est supposée représenter entre 70 à 80% de la masse totale, une plus grande précision sera la bienvenue.
Enfin, elle permettra de mieux mesurer les distances cosmiques et la vitesse de l’expansion de l’univers (constante de Hubble).
L’entrée en service dans quelques années du Vera C . Robin Observatory au Chili devrait permette d’améliorer sensiblement les conditions d’observation des OG
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Pour en savoir plus, lire
Lensing of gravitational waves: universal signatures in the beating pattern
ReSubmitted on 20 Dec 2021 (v1), last revised 11 Jul 2022 (this version, v2)]
When gravitational waves propagate near massive objects, their paths curve resulting in gravitational lensing, which is expected to be a promising new instrument in astrophysics. If the time delay between different paths is comparable with the wave period, lensing may induce beating patterns in the waveform, and it is very close to caustics that these effects are likely to be observable. Near the caustic, however, the short-wave asymptotics associated with the geometrical optics approximation breaks down. In order to describe properly the crossover from wave optics to geometrical optics regimes, along with the Fresnel number, which is the ratio between the Schwarzschild diameter of the lens and the wavelength, one has to include another parameter – namely, the angular position of the source with respect to the caustic. By considering the point mass lens model, we show that in the two-dimensional parameter space, the nodal and antinodal lines for the transmission factor closely follow hyperbolas in a wide range of values near the caustic. This allows us to suggest a simple formula for the onset of geometrical-optics oscillations which relates the Fresnel number with the angular position of the source in units of the Einstein angle. We find that the mass of the lens can be inferred from the analysis of the interference fringes of a specific lensed waveform.
| Comments: | 31 pages, 13 figs. Some modifications, version accepted by JCAP |
| Subjects: | General Relativity and Quantum Cosmology (gr-qc); Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO) |
| Cite as: | arXiv:2112.10773 [gr-qc] |
| (or arXiv:2112.10773v2 [gr-qc] for this version) | |
| https://doi.org/10.48550/arXiv.2112.10773 Focus to learn more | |
| Journal reference: | JCAP 07 (2022) 022 |
| Related DOI: | https://doi.org/10.1088/1475-7516/2022/07/022 Focus to learn more |
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