Détecteur d'ondes gravitationnelles

En astronomie, un observatoire d'ondes gravitationnelles (on parle aussi de détecteur d'ondes gravitationnelles) est un système destiné à détecter et mesurer les ondes gravitationnelles, prédites par la théorie de la relativité générale.

L'observation de telles ondes pourrait déboucher sur une meilleure connaissance des trous noirs, qui sont autrement invisibles donc impossible à observer directement. D'autre part, ces données ont une importance théorique, puisqu'elles permettent de tester la théorie de la relativité.

Un moyen relativement simple d'observer ces ondes est connu sous le nom de barre de Weber : sous l'effet d'une onde gravitationnelle, l'espace-temps se déforme très légèrement. Ainsi, un objet est également déformé - on peut alors déduire l'intensité et la provenance de l'onde. Il existe cependant de grandes limites pratiques à de tels dispositifs de détection : les ondes gravitationnelles sont d'une intensité minuscule, n'ont donc que très peu d'effet sur la matière. En effet, l'amplitude d'une telle onde diminue avec la distance (c'est pour être précis une diminution en 1 / r). Ainsi, même les ondes les plus violentes, comme celles produites au sein d'un trou noir binaire s'effondrant sur lui-même, s'amenuisent le long de leur parcours dans l'espace jusqu'à la Terre. Ainsi, on s'attend à détecter des signaux d'amplitude de l'ordre de 10 ^{− 20} SI. Pour un objet de 1 m de longueur, cela équivaut à un mouvement tel que ses extrémités se déplacent de 10 ^{− 20} m l'une par rapport à l'autre. Cette distance est à peu près un millionième de la largeur d'un atome.

Les techniques modernes utilisent l'interférométrie laser. Parmi les détecteurs les plus performants, on compte: LIGO, VIRGO, GEO600, et TAMA. Tous ces observatoires sont limités en résolution par le bruit, qui est un terme générique pour désigner toutes les perturbations extérieures à la mesure elle-même. La principale source de bruit vient de la mesure elle-même : que ce soit par laser où par mesure sur une barre de Weber, les incertitudes liées à la mesure et à sa méthode limitent la précision de celles-ci. Une source importante de bruit est le bruit sismique, lié aux vibrations de la Terre. Des télescopes en orbite, encore à l'état de projets, tels que LISA, seraient insensibles à cette perturbation. Par contre, ils subiraient d'autres sources de bruit, comme les rayons cosmiques et le vent solaire.

Enfin, il existe d'autres propositions comme le MiniGRAIL, une antenne à ondes gravitationnelles sphériques, de l'université de Leyde, au Pays-Bas. Certains scientifiques proposent également d'observer la Lune qui, à l'instar d'une barre de Weber, se déformerait sous l'effet d'une onde gravitationnelle.

Voir aussi

• Liste des observatoires astronomiques
• Observatoire astronomique au sol
• Observatoire spatial
• Radiotélescope
• Observatoire de neutrinos
• Observatoire de rayons cosmiques

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