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30.05.07 |
Ondes gravitationnelles
Virgo entre dans sa phase d'exploitation scientifique |
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Le 18 mai 2007, l’interféromètre Virgo a débuté sa première phase
d’exploitation scientifique. Il s’agit d’une étape cruciale dans
la traque aux ondes gravitationnelles. ,
le plus grand détecteur européen (franco-italien), vient rejoindre
les détecteurs ,
aux États-Unis.
Ce réseau ultraperformant d’instruments d’observation aura notamment
la capacité d’observer la coalescence de trous noirs binaires dans
des galaxies éloignées et de fournir des informations sur la direction
de la source. Le fonctionnement de Virgo est assuré conjointement
par le CNRS et l’Institut National de Physique Nucléaire italien
(INFN).
Ondes gravitationnelles
Les ondes gravitationnelles, prédites par la théorie de la relativité
générale, sont des déformations de l’espace temps. Elles sont produites
par des phénomènes astrophysiques violents dans notre galaxie et
bien au-delà. Par exemple, les explosions de supernovae ou la coalescence
de deux corps compacts, tels les trous noirs ou les étoiles à neutrons.
Aujourd’hui, seules des preuves indirectes de l’émission d’ondes
gravitationnelles ont été observées (récompensée par le prix Nobel
de physique en 1993). La première observation directe ouvrira le
champ de l’astronomie gravitationnelle et permettra d’approfondir
notre compréhension de la gravitation et de la relativité générale.
Avec la première phase d’exploitation scientifique de Virgo, qui
a commencé le 18 mai 2007, c’est désormais chose possible. Virgo
fonctionne de jour comme de nuit, constamment à l’écoute des signaux
gravitationnels provenant de l’Univers proche (jusqu’à l’amas de
galaxies Virgo, d’où son nom). Une équipe d’opérateurs et de scientifiques
exploite et surveille l’instrument 24 heures sur 24 et 7 jours sur
7. Les signaux sont détectés, enregistrés et font l’objet d’une
première analyse à l’aide d’un système informatique en ligne. Ces
données sont ensuite mises à la disposition de la communauté scientifique
pour une étude ultérieure plus avancée.
Virgo
Le détecteur d’ondes gravitationnelles Virgo est essentiellement
un interféromètre laser de Michelson constitué de deux bras orthogonaux
de trois kilomètres de longueur. La lumière voyage plusieurs fois
entre deux miroirs situés aux deux bouts dans chaque bras avant
se combiner avec la lumière en provenance de l’autre bras pour interférer.
Les ondes gravitationnelles devraient se manifester par des dilatations
et contractions de la distance entre les miroirs de chaque bras
de Virgo. Le passage alors d’une onde gravitationnelle se manifesterait
par un changement de l’interférence. Mais attention, ces changements
de longueur sont de l’ordre d’un milliardième du diamètre d’un atome
(10-18 mètres) !
Pour déceler des changements si infimes, le détecteur fait appel
aux technologies les plus avancées, dans les domaines de la métallurgie,
de l’optique, des systèmes de contrôle, du vide, de l’informatique,
de l’analyse de données etc. Les laboratoires du CNRS d'Annecy,
Lyon, Nice, Orsay et Paris sont fortement impliqués dans Virgo et
dans le consortium EGO (cofinancé par le CNRS et l’INFN), qui abrite
et assure le fonctionnement de Virgo.
Les équipes de VIRGO se sont alliées aux scientifiques de LIGO aux
Etats-Unis et de GEO au Royaume-Unis et en Allemagne, afin de rechercher
en commun les ondes gravitationnelles. Les données combinées augmenteront
les chances de trouver les premières ondes gravitationnelles et
fourniront davantage d’informations sur la position de la source.
L’analyse commune des données se fera comme si elles provenaient
d’un détecteur unique constitué de plusieurs sondes réparties sur
les deux rives de l’Atlantique et sur la côte est du Pacifique.
Note
Une première preuve indirecte de l'existence des ondes gravitationnelles
fut obtenue par Hulse et Taylor, qui firent des mesures de vitesse
sur le système binaire d'étoiles a neutrons PSR1913+16.
Ils observèrent sur plus de 20 ans la décroissance
de la période orbitale et leurs mesures sont en parfait accord
avec le calcul de Relativité Générale qui interprète
cette motion de spirale comme étant dû à une
perte d'énergie gravitationnelle par émission d'ondes
gravitationnelles.
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Vue aérienne de l'antenne de détection des ondes gravitationnelles
VIRGO,à Cascina, en Italie.
Crédits EGO / VIRGO
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