Récemment, en utilisant des modèles mathématiques issus de la physique des plasmas, des chercheurs ont pu adapter leurs équations pour explorer comment les ondes gravitationnelles interagissent avec la matière. Cette approche a révélé que les interactions entre les ondes gravitationnelles et les particules pourraient fournir des indices précieux sur les conditions de l’Univers juste après le Big Bang.
Concrètement, les chercheurs ont découvert que bien qu’elles ne projettent pas d’ombre comme la lumière, les ondes gravitationnelles peuvent influencer la matière de manière mesurable. En étudiant comment ces ondes affectent la matière et le rayonnement que nous pouvons observer aujourd’hui, les scientifiques espèrent obtenir des informations indirectes sur les premières étapes de l’univers.
Ce travail théorique, publié dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, est encore en développement. Les formules mathématiques développées jusqu’à présent sont prometteuses, mais il faudra encore des efforts pour obtenir des résultats significatifs. Leur objectif sera de comprendre comment les ondulations de l’espace-temps ont interagi avec la matière primitive et comment ces interactions pourraient être détectées à travers les observations actuelles.
Référence
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2022/08/017
Gravitational wave modes in matter
Deepen Garg and I.Y. Dodin1
Published 10 August 2022 •
Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, Volume 2022, August 2022
Abstract
A general linear gauge-invariant equation for dispersive gravitational waves (GWs) propagating in matter is derived. This equation describes, on the same footing, both the usual tensor modes and the gravitational modes strongly coupled with matter. It is shown that the effect of matter on the former is comparable to diffraction and therefore negligible within the geometrical-optics approximation. However, this approximation is applicable to modes strongly coupled with matter due to their large refractive index. GWs in ideal gas are studied using the kinetic average-Lagrangian approach and the gravitational polarizability of matter that we have introduced earlier. In particular, we show that this formulation subsumes the kinetic Jeans instability as a collective GW mode with a peculiar polarization, which is derived from the dispersion matrix rather than assumed a priori. This forms a foundation for systematically extending GW theory to GW interactions with plasmas, where symmetry considerations alone are insufficient to predict the wave polarization.
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