Cosmologie et astrophysique
Ondes gravitationnelles et astronomie multi-messagers
Les ondes gravitationnelles sont des ondulations de l’espace-temps produites par des masses accélérées. Les combiner à la lumière, aux neutrinos ou aux rayons cosmiques permet d’étudier un même événement par différents messagers。
Les ondes gravitationnelles sont des ondulations de l’espace-temps produites par des masses accélérées. Les combiner à la lumière, aux neutrinos ou aux rayons cosmiques permet d’étudier un même événement par différents messagers。
Définition: Strain de l’onde gravitationnelle h
L’amplitude de strain h est une déformation relative infime ; Q est le moment quadrupolaire de masse. Les interféromètres laser mesurent les variations relatives des bras, tandis que les télescopes recherchent une lumière concomitante ou retardée。
Modèle et observations
L’amplitude de strain h est une déformation relative infime ; Q est le moment quadrupolaire de masse. Les interféromètres laser mesurent les variations relatives des bras, tandis que les télescopes recherchent une lumière concomitante ou retardée。
Exemple: Estimation rapide
À partir de la relation ci-dessus, prévoyez la tendance lorsque vous modifiez un paramètre, puis vérifiez-la dans la simulation。
Solution
Fixez les autres grandeurs et appliquez l’équation. La simulation illustre une tendance sans remplacer les données réelles ni l’analyse des incertitudes。
Dans l’approximation des ondes faibles, le strain est la déformation relative mesurée par un interféromètre ; le passage du signal modifie les longueurs relatives de bras perpendiculaires. Des binaires massives rayonnent fortement lorsque leur moment quadrupolaire varie rapidement, et l’inspiral produit un chirp dont fréquence et amplitude augmentent. L’ajustement du signal à des modèles de relativité générale estime masse chirp, distance et résidu, mais la dégénérescence entre inclinaison orbitale et distance limite la précision.
L’astronomie multi-messagers associe l’heure et la position céleste des ondes gravitationnelles à la lumière, aux neutrinos ou aux rayons cosmiques d’une même source. L’événement de deux étoiles à neutrons GW170817 en 2017 a eu une contrepartie gamma et une kilonova, permettant de tester l’origine des éléments lourds et la vitesse des ondes par rapport à la lumière. Le signal électromagnétique a identifié une galaxie hôte et permis une mesure indépendante de distance ; avec le redshift, on peut contraindre . L’absence de contrepartie ne prouve toutefois pas que la source n’émet pas de lumière : distance, occultation, champ observé et sensibilité comptent.
Vérification rapide
Quel est le meilleur usage de la simulation ou de l’équation ?
Que faut-il prendre en compte pour conclure sur un phénomène astronomique ?
Références
- Bradley W. Carroll and Dale A. Ostlie (2017). An Introduction to Modern Astrophysics