Dans la dernière partie du 17e siècle, le premier physicien au monde, Sir Issac Newton, s'étendant sur les travaux de Galilée, postulaient que les ondes gravitationnelles voyageaient plus vite que toute autre chose dans le univers. Mais en 1915, Einstein a contesté ce concept de la physique newtonienne lorsqu'il a publié la Théorie générale de la relativité et a suggéré que rien ne peut voyager plus vite que la vitesse de la lumière, voire des ondes gravitationnelles.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
L'importance des ondes gravitationnelles :
- Ouvre une nouvelle fenêtre sur le cosmos
- Prouve la théorie de la relativité générale d'Einstein
- Infirme la théorie de Newton selon laquelle les événements gravitationnels se produisent partout à la fois
- Conduit à la découverte du spectre des ondes gravitationnelles
- Pourrait conduire à de nouveaux appareils et technologies potentiels
Un événement épique
Le 14 septembre 2015, lorsque les premières ondes gravitationnelles mesurables ont atteint la Terre exactement au même moment que les ondes lumineuses de la collision de deux trous noirs près du bord de l'univers il y a 1,3 milliard d'années, la théorie de la relativité générale d'Einstein a prouvé corriger. Mesurés par le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory aux États-Unis, le détecteur Virgo en Europe et environ 70 télescopes et observatoires spatiaux et terrestres, ces les ondulations ont ouvert une fenêtre sur le spectre des ondes gravitationnelles - une toute nouvelle bande de fréquences - à travers laquelle les scientifiques et les astrophysiciens regardent maintenant avec impatience le tissu de espace-temps.
Comment les scientifiques mesurent les ondes gravitationnelles
Aux États-Unis, les observatoires LIGO sont installés au sol à Livingston, en Louisiane et à Hanford, dans l'État de Washington. Les bâtiments ressemblent à un L d'en haut avec deux ailes qui s'étendent sur 2 1/2 milles dans des directions perpendiculaires, ancrées à le nœud à 90 degrés près des bâtiments de l'observatoire qui abritent un laser, le séparateur de faisceau, le détecteur de lumière et le contrôle chambre.
Avec des miroirs placés à l'extrémité de chaque aile, un faisceau laser - divisé en deux - descend chaque bras pour frapper le miroirs à la fin et rebondit presque instantanément lorsqu'il ne détecte pas d'onde gravitationnelle. Mais lorsqu'une onde gravitationnelle traverse l'observatoire sans effet sur la structure physique, elle déforme le champ gravitationnel et étire le tissu de l'espace-temps le long d'un bras de l'observatoire et le serre sur l'autre, provoquant le retour de l'un des faisceaux divisés vers le nœud plus lent que l'autre, générant un petit signal que seul un détecteur de lumière peut mesure.
Les deux observatoires fonctionnent en même temps, bien que les ondes gravitationnelles frappent à des rythmes légèrement différents fois, et fournir aux scientifiques deux points de données dans l'espace pour trianguler et retracer l'événement emplacement.
Les ondes gravitationnelles ondulent le continuum espace-temps
Newton croyait que lorsqu'une grande masse se déplace dans l'espace, l'ensemble du champ gravitationnel se déplace également instantanément et affecte tous les corps gravitationnels à travers l'univers. Mais la théorie de la relativité générale d'Einstein suggérait que c'était faux. Il a affirmé qu'aucune information provenant d'un événement dans l'espace ne pouvait voyager plus vite que la vitesse de la lumière - énergie et information - y compris le mouvement de grands corps dans l'espace. Sa théorie suggérait plutôt que les changements dans le champ gravitationnel se déplaceraient à la vitesse de la lumière. Comme jeter une pierre dans un étang, lorsque deux trous noirs fusionnent, par exemple, leur mouvement et combiné la masse déclenche un événement qui se répercute sur le continuum espace-temps, allongeant le tissu de espace-temps.
Les ondes de gravité et leurs effets sur la Terre
Au moment de la publication, un total de quatre événements dans lesquels deux trous noirs fusionnent en un seul à différents endroits dans le l'univers a fourni aux scientifiques de multiples occasions de mesurer les ondes lumineuses et gravitationnelles dans les observatoires autour de la monde. Lorsqu'au moins trois observatoires mesurent les ondes, deux événements significatifs se produisent: d'abord, les scientifiques peuvent localiser plus précisément la source de l'événement dans les cieux, et deuxièmement, les scientifiques peuvent observer les modèles de distorsion de l'espace causés par les ondes et les comparer aux gravitations connues théories. Alors que ces ondes déforment le tissu de l'espace-temps et des champs gravitationnels, elles traversent la matière physique et les structures avec peu ou pas d'effet observable.
Ce que l'avenir nous réserve
Cet événement épique s'est produit juste avant le 100e anniversaire de la présentation par Einstein de sa théorie de la relativité générale à l'Académie royale des sciences de Prusse le 25 novembre 1915. Lorsque les chercheurs ont mesuré à la fois les ondes gravitationnelles et lumineuses en 2015, cela a ouvert un nouveau domaine d'étude qui continue de dynamiser les astrophysiciens, les physiciens quantiques, les astronomes et d'autres scientifiques avec son méconnu potentiels.
Dans le passé, chaque fois que les scientifiques découvraient une nouvelle bande de fréquences dans le spectre électromagnétique, par exemple, eux et d'autres ont découvert et créé de nouvelles technologies qui incluent de telles appareils tels que les appareils à rayons X, les postes de radio et de télévision qui diffusent à partir du spectre des ondes radio avec des talkies-walkies, des radios amateurs, éventuellement des téléphones portables et une multitude d'autres dispositifs. Ce que le spectre des ondes gravitationnelles apporte à la science attend toujours d'être découvert.