L'essence des ondes gravitationnelles en mots simples. Qu'est-ce que l'onde gravitationnelle

11 février 2016

Il y a quelques heures à peine, la nouvelle est tombée, très attendue dans le monde scientifique. Un groupe de scientifiques de plusieurs pays, travaillant dans le cadre du projet international LIGO Scientific Collaboration, affirme qu'avec l'aide de plusieurs observatoires-détecteurs, ils ont réussi à enregistrer des ondes gravitationnelles dans des conditions de laboratoire.

Ils analysent les données de deux observatoires du Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) en Louisiane et à Washington, aux États-Unis.

Comme mentionné lors de la conférence de presse du projet LIGO, des ondes gravitationnelles ont été enregistrées le 14 septembre 2015, d'abord dans un observatoire, puis 7 millisecondes plus tard dans un autre.

Sur la base de l'analyse des données obtenues, qui a été réalisée par des scientifiques de nombreux pays, dont la Russie, il a été constaté que l'onde gravitationnelle a été causée par la collision de deux trous noirs avec une masse de 29 et 36 fois la masse du Soleil. Après cela, ils ont fusionné en un seul grand trou noir.

Cela s'est produit il y a 1,3 milliard d'années. Le signal est arrivé sur Terre en provenance de la constellation du Nuage de Magellan.

Sergei Popov (astrophysicien de l'Institut d'astronomie d'État Sternberg, Université d'État de Moscou) a expliqué ce que sont les ondes gravitationnelles et pourquoi il est si important de les mesurer.

Les théories modernes de la gravité sont des théories géométriques de la gravité, à peu près tout, à commencer par la théorie de la relativité. Les propriétés géométriques de l'espace affectent le mouvement des corps ou des objets tels qu'un faisceau lumineux. Et vice versa - la distribution de l'énergie (c'est la même chose que la masse dans l'espace) affecte les propriétés géométriques de l'espace. C'est très cool, car c'est facile à visualiser - tout ce plan élastique bordé d'une cellule a une signification physique en dessous, même si, bien sûr, tout n'est pas littéral.

Les physiciens utilisent le mot « métrique ». Une métrique est ce qui décrit les propriétés géométriques d'un espace. Et ici, nous avons des corps qui se déplacent avec une accélération. Le plus simple est que le concombre tourne. Il est important qu'il ne s'agisse pas, par exemple, d'une bille ou d'un disque aplati. Il est facile d'imaginer que lorsqu'un tel concombre tourne sur un plan élastique, des ondulations en sortiront. Imaginez que vous vous tenez quelque part et que le concombre se tourne d'un côté vers vous, puis de l'autre. Elle affecte l'espace et le temps de différentes manières, une onde gravitationnelle s'exécute.

Ainsi, une onde gravitationnelle est une ondulation qui court le long de la métrique de l'espace-temps.

Perles dans l'espace

Il s'agit d'une propriété fondamentale de notre compréhension de base du fonctionnement de la gravité, et les gens veulent la tester depuis cent ans. Ils veulent s'assurer que l'effet est là et qu'il est visible en laboratoire. Dans la nature, cela s'est déjà vu il y a environ trois décennies. Comment les ondes gravitationnelles doivent-elles se manifester dans la vie de tous les jours ?

La façon la plus simple d'illustrer cela est la suivante : si vous lancez des billes dans l'espace de manière à ce qu'elles forment un cercle, et lorsque l'onde gravitationnelle passe perpendiculairement à leur plan, elles commenceront à se transformer en une ellipse, comprimées dans une direction, puis dans l'autre. Le fait est que l'espace autour d'eux sera indigné, et ils le ressentiront.

"G" sur Terre

C'est à peu près le genre de choses que les gens font, non seulement dans l'espace, mais sur Terre.

À une distance de quatre kilomètres les uns des autres pendent des miroirs sous la forme de la lettre "g" [en référence aux observatoires américains LIGO].

Des faisceaux laser fonctionnent - c'est un interféromètre, une chose bien comprise. La technologie moderne permet de mesurer un effet incroyablement petit. Je ne crois toujours pas vraiment, je crois, mais cela ne rentre tout simplement pas dans ma tête - le déplacement des miroirs suspendus à une distance de quatre kilomètres les uns des autres est inférieur à la taille d'un noyau atomique. C'est petit même comparé à la longueur d'onde de ce laser. C'était le hic : la gravité est l'interaction la plus faible, et donc les déplacements sont très petits.

Cela a pris très longtemps, les gens essaient de le faire depuis les années 1970, ils ont passé leur vie à chercher des ondes gravitationnelles. Et maintenant, seules les capacités techniques permettent d'obtenir l'enregistrement d'une onde gravitationnelle dans des conditions de laboratoire, c'est-à-dire qu'elle est arrivée et que les miroirs se sont déplacés.

Direction

D'ici un an, si tout se passe bien, alors trois détecteurs fonctionneront dans le monde. Trois détecteurs sont très importants, car ces éléments sont très mauvais pour déterminer la direction du signal. De la même manière que nous, à l'oreille, déterminons mal la direction de la source. "Son de quelque part vers la droite" - ces détecteurs ressentent quelque chose comme ça. Mais si trois personnes se tiennent à distance l'une de l'autre et que l'une entend un son à droite, une autre à gauche et la troisième par derrière, alors nous pouvons déterminer très précisément la direction du son. Plus il y a de détecteurs, plus ils sont dispersés autour du globe, plus nous pourrons déterminer avec précision la direction de la source, et alors l'astronomie commencera.

Après tout, la tâche ultime n'est pas seulement de confirmer la théorie générale de la relativité, mais aussi d'obtenir de nouvelles connaissances astronomiques. Imaginez qu'il y ait un trou noir pesant dix fois la masse du Soleil. Et il entre en collision avec un autre trou noir pesant dix fois la masse du Soleil. La collision a lieu à la vitesse de la lumière. Percée énergétique. C'est vrai. Il y en a une quantité fantastique. Et ce n'est pas du tout... Ce ne sont que des ondulations de l'espace et du temps. Je dirais que détecter la fusion de deux trous noirs pendant longtemps sera la confirmation la plus fiable que les trous noirs sont à peu près les trous noirs auxquels nous pensons.

Passons en revue les enjeux et les phénomènes qu'elle pourrait révéler.

Les trous noirs existent-ils vraiment ?

Le signal attendu de l'annonce LIGO peut avoir été produit par deux trous noirs fusionnant. Des événements comme ceux-ci sont les plus énergiques connus ; la force des ondes gravitationnelles qu'elles émettent peut éclipser brièvement toutes les étoiles de l'univers observable au total. La fusion des trous noirs est également assez facile à interpréter à partir d'ondes gravitationnelles très pures.

La fusion des trous noirs se produit lorsque deux trous noirs tournent l'un autour de l'autre, émettant de l'énergie sous forme d'ondes gravitationnelles. Ces ondes ont un son caractéristique (chirp) qui peut être utilisé pour mesurer la masse de ces deux objets. Après cela, les trous noirs fusionnent généralement.

« Imaginez que deux bulles de savon se rapprochent si près qu'elles forment une seule bulle. La plus grosse bulle est déformée », explique Tybalt Damour, théoricien de la gravitation à l'Institut de recherche scientifique avancée près de Paris. Le trou noir final sera parfaitement sphérique, mais devra d'abord émettre des ondes gravitationnelles prévisibles.

L'une des implications scientifiques les plus importantes des fusions de trous noirs sera la confirmation de l'existence de trous noirs - au moins des objets parfaitement circulaires constitués d'un espace-temps pur, vide et incurvé, comme le prédit la relativité générale. Une autre conséquence est que la fusion se déroule comme prévu par les scientifiques. Les astronomes ont de nombreuses preuves indirectes de ce phénomène, mais jusqu'à présent, il s'agissait d'observations d'étoiles et de gaz surchauffé dans l'orbite des trous noirs, et non des trous noirs eux-mêmes.

« La communauté scientifique, moi y compris, n'aime pas les trous noirs. Nous les tenons pour acquis », explique Frans Pretorius, spécialiste des simulations de la relativité générale à l'Université de Princeton dans le New Jersey. "Mais si vous pensez à quel point c'est une prédiction incroyable, nous avons besoin de preuves vraiment incroyables."

Les ondes gravitationnelles se déplacent-elles à la vitesse de la lumière ?

Lorsque les scientifiques commencent à comparer les observations LIGO avec celles d'autres télescopes, la première chose qu'ils vérifient est si le signal est arrivé en même temps. Les physiciens pensent que la gravité est transmise par des particules de graviton, l'analogue gravitationnel des photons. Si, comme les photons, ces particules n'ont pas de masse, alors les ondes gravitationnelles se déplaceront à la vitesse de la lumière, conformément à la prédiction de la vitesse des ondes gravitationnelles en relativité classique. (Leur vitesse peut être influencée par l'expansion accélérée de l'Univers, mais cela devrait se manifester à des distances dépassant largement celles couvertes par LIGO).

Il est tout à fait possible, cependant, que les gravitons aient une petite masse, ce qui signifie que les ondes gravitationnelles se déplaceront à une vitesse inférieure à celle de la lumière. Ainsi, par exemple, si LIGO et Virgo détectent des ondes gravitationnelles et découvrent que les ondes sont arrivées sur Terre plus tard que associées à un événement cosmique de rayons gamma, cela pourrait avoir des conséquences fatales pour la physique fondamentale.

L'espace-temps est-il constitué de cordes cosmiques ?

Une découverte encore plus étrange pourrait se produire si des rafales d'ondes gravitationnelles étaient détectées émanant de "cordes cosmiques". Ces hypothétiques défauts de courbure spatio-temporelle, qui peuvent ou non être liés aux théories des cordes, devraient être infiniment minces mais étirés sur des distances cosmiques. Les scientifiques prédisent que les cordes cosmiques, si elles existent, pourraient se plier accidentellement ; si la corde se plie, cela provoquera une poussée gravitationnelle que des détecteurs comme le LIGO ou le Virgo pourraient mesurer.

Les étoiles à neutrons peuvent-elles être déchiquetées ?

Les étoiles à neutrons sont les restes de grandes étoiles qui se sont effondrées sous leur propre poids et sont devenues si denses que les électrons et les protons ont commencé à se fondre en neutrons. Les scientifiques ont peu de compréhension de la physique des trous de neutrons, mais les ondes gravitationnelles pourraient en dire beaucoup à leur sujet. Par exemple, la gravité intense à leur surface fait que les étoiles à neutrons deviennent presque parfaitement sphériques. Mais certains scientifiques ont suggéré qu'ils pourraient également avoir des "montagnes" - de quelques millimètres de haut - qui rendent ces objets denses, ne dépassant pas 10 kilomètres de diamètre, légèrement asymétriques. Les étoiles à neutrons tournent généralement très rapidement, de sorte qu'une distribution de masse asymétrique déformera l'espace-temps et produira un signal d'onde gravitationnelle sinusoïdale constante, ralentissant la rotation de l'étoile et émettant de l'énergie.

Les paires d'étoiles à neutrons qui orbitent l'une autour de l'autre produisent également un signal constant. Comme des trous noirs, ces étoiles spiralent et finissent par fusionner avec un son distinctif. Mais sa spécificité diffère de la spécificité du son des trous noirs.

Pourquoi les étoiles explosent-elles ?

Les trous noirs et les étoiles à neutrons se forment lorsque les étoiles massives cessent de briller et s'effondrent sur elles-mêmes. Les astrophysiciens pensent que ce processus est au cœur de tous les types courants d'explosions de supernova de type II. Les simulations de ces supernovae n'ont pas encore révélé pourquoi elles s'enflamment, mais l'écoute des sursauts d'ondes gravitationnelles émises par une vraie supernova est censée apporter une réponse. En fonction de l'apparence des ondes éclatées, de leur volume, de leur fréquence et de leur corrélation avec les supernovas suivies par les télescopes électromagnétiques, ces données pourraient aider à exclure un tas de modèles existants.

A quelle vitesse l'univers s'étend-il ?

L'univers en expansion signifie que les objets éloignés qui s'éloignent de notre galaxie apparaissent plus rouges qu'ils ne le sont réellement, car la lumière qu'ils émettent s'étire lorsqu'ils se déplacent. Les cosmologistes estiment le taux d'expansion de l'univers en comparant le décalage vers le rouge des galaxies à leur distance de nous. Mais cette distance est généralement estimée à partir de la luminosité des supernovae de type Ia, et cette technique laisse beaucoup d'incertitudes.

Si plusieurs détecteurs d'ondes gravitationnelles dans le monde détectent des signaux provenant de la fusion des mêmes étoiles à neutrons, ensemble, ils peuvent estimer avec une précision absolue l'intensité du signal, ainsi que la distance à laquelle la fusion a eu lieu. Ils pourront également évaluer la direction, et avec elle, identifier la galaxie dans laquelle l'événement s'est produit. En comparant le décalage vers le rouge de cette galaxie avec la distance aux étoiles fusionnantes, un taux indépendant d'expansion cosmique peut être obtenu, peut-être plus précis que ne le permettent les méthodes actuelles.

sources

http://www.bbc.com/russian/science/2016/02/160211_gravitational_waves

http://cont.ws/post/199519

Ici, nous avons en quelque sorte compris, mais qu'est-ce que et. Voir aussi à quoi ça ressemble L'article original est sur le site InfoGlaz.rf Le lien vers l'article à partir duquel cette copie a été faite est

Cent ans après la prédiction théorique faite par Albert Einstein dans le cadre de la relativité générale, les scientifiques ont pu confirmer l'existence des ondes gravitationnelles. L'ère d'une méthode fondamentalement nouvelle d'étude de l'espace lointain - l'astronomie des ondes gravitationnelles commence.

Les découvertes sont différentes. Ils sont aléatoires, en astronomie ils sont communs. Il y en a quelques-uns pas tout à fait accidentels, réalisés à la suite d'un "peignage du terrain" minutieux, comme, par exemple, la découverte d'Uranus par William Herschel. Il y a des heureux hasards - quand ils cherchaient une chose et en trouvaient une autre : par exemple, ils ont découvert l'Amérique. Mais les découvertes planifiées occupent une place particulière dans la science. Ils sont basés sur des prédictions théoriques claires. Ce qui est prédit est recherché avant tout pour confirmer la théorie. Ces découvertes incluent la détection du boson de Higgs au Grand collisionneur de hadrons et l'enregistrement des ondes gravitationnelles à l'aide de l'observatoire d'ondes gravitationnelles interférométrique laser LIGO. Mais pour enregistrer un phénomène prédit par la théorie, vous devez très bien comprendre quoi exactement et où chercher, ainsi que les outils nécessaires pour cela.

Les ondes gravitationnelles sont traditionnellement appelées prédiction de la relativité générale (GR), et il en est bien ainsi (bien que maintenant de telles ondes soient présentes dans tous les modèles alternatifs à la GR ou la complètent). L'apparition des ondes est causée par la finitude de la vitesse de propagation de l'interaction gravitationnelle (en relativité générale, cette vitesse est exactement égale à la vitesse de la lumière). De telles ondes sont des perturbations de l'espace-temps se propageant à partir d'une source. Pour l'apparition des ondes gravitationnelles, il faut que la source pulse ou accélère, mais d'une certaine manière. Disons que les mouvements avec une symétrie sphérique ou cylindrique parfaite ne conviennent pas. Il existe de nombreuses sources de ce type, mais elles ont souvent une faible masse, insuffisante pour générer un signal puissant. Après tout, la gravité est la plus faible des quatre interactions fondamentales, il est donc très difficile d'enregistrer un signal gravitationnel. De plus, pour l'enregistrement, il est nécessaire que le signal évolue rapidement dans le temps, c'est-à-dire qu'il ait une fréquence suffisamment élevée. Sinon, nous ne pourrons pas l'enregistrer, car les changements seront trop lents. Cela signifie que les objets doivent également être compacts.

Initialement, un grand enthousiasme a été causé par les explosions de supernovae qui se produisent dans des galaxies comme la nôtre toutes les quelques décennies. Cela signifie que si vous pouvez atteindre une sensibilité qui vous permet de voir le signal à une distance de plusieurs millions d'années-lumière, vous pouvez compter sur plusieurs signaux par an. Mais plus tard, il s'est avéré que les estimations initiales de la puissance de libération d'énergie sous forme d'ondes gravitationnelles lors d'une explosion de supernova étaient trop optimistes, et un signal aussi faible ne pourrait être enregistré que si une supernova avait éclaté dans notre Galaxie.

Une autre variante d'objets compacts massifs se déplaçant rapidement sont les étoiles à neutrons ou les trous noirs. Nous pouvons voir soit le processus de leur formation, soit le processus d'interaction les uns avec les autres. Les dernières étapes de l'effondrement des noyaux stellaires, conduisant à la formation d'objets compacts, ainsi que les dernières étapes de la fusion des étoiles à neutrons et des trous noirs, durent de l'ordre de quelques millisecondes (ce qui correspond à une fréquence de centaines de hertz) - juste ce dont vous avez besoin. Dans le même temps, beaucoup d'énergie est libérée, y compris (et parfois principalement) sous forme d'ondes gravitationnelles, car les corps compacts massifs effectuent certains mouvements rapides. Ce sont nos sources idéales.

Certes, des supernovae éclatent dans la Galaxie toutes les quelques décennies, des fusions d'étoiles à neutrons se produisent une fois tous les deux dizaines de milliers d'années, et les trous noirs fusionnent encore moins souvent. Mais le signal est beaucoup plus puissant et ses caractéristiques peuvent être calculées assez précisément. Mais maintenant, nous devons apprendre à voir un signal à une distance de plusieurs centaines de millions d'années-lumière afin de couvrir plusieurs dizaines de milliers de galaxies et détecter plusieurs signaux par an.

Après avoir choisi les sources, commençons à concevoir le détecteur. Pour ce faire, vous devez comprendre ce que fait l'onde gravitationnelle. Sans entrer dans les détails, on peut dire que le passage d'une onde gravitationnelle provoque une force de marée (les marées lunaires ou solaires ordinaires sont un phénomène à part, et les ondes gravitationnelles n'y sont pour rien). Ainsi, vous pouvez prendre, par exemple, un cylindre métallique, vous équiper de capteurs et étudier ses vibrations. Ce n'est pas difficile, par conséquent, de telles installations ont commencé à être réalisées il y a un demi-siècle (elles se trouvent également en Russie, maintenant un détecteur amélioré, développé par l'équipe de Valentin Rudenko de l'Université d'État d'architecture et de génie civil de Moscou, est en cours d'installation dans le laboratoire souterrain de Baksan). Le problème est qu'un tel appareil verra le signal sans aucune onde gravitationnelle. Il y a des tonnes de bruits difficiles à gérer. Il est possible (et c'est fait !) d'installer le détecteur sous terre, d'essayer de l'isoler, de le refroidir à basse température, mais tout de même, pour dépasser le niveau de bruit, un signal gravitationnel très puissant est avait besoin. Et les signaux forts sont rares.

Par conséquent, un choix a été fait en faveur d'un schéma différent, qui a été proposé par Vladislav Pustovoit et Mikhail Hertsenstein en 1962. Dans un article publié dans le ZhETF (Journal of Experimental and Theoretical Physics), ils ont proposé d'utiliser un interféromètre de Michelson pour enregistrer les ondes gravitationnelles. Un faisceau laser passe entre les miroirs de deux bras de l'interféromètre, puis les faisceaux des différents bras sont ajoutés. En analysant le résultat de l'interférence des rayons, il est possible de mesurer l'évolution relative de la longueur des bras. Ce sont des mesures très précises, donc si vous battez le bruit, vous pouvez obtenir une sensibilité fantastique.

Au début des années 1990, il a été décidé de construire plusieurs détecteurs selon ce schéma. Les premiers à entrer en service furent des unités relativement petites, GEO600 en Europe et TAMA300 au Japon (les chiffres correspondent à la longueur des bras en mètres) pour le rodage technologique. Mais les principaux acteurs devaient être les installations LIGO aux USA et les installations VIRGO en Europe. La taille de ces appareils se mesure déjà en kilomètres, et la sensibilité finale prévue aurait dû permettre de voir des dizaines, voire des centaines d'événements par an.

Pourquoi faut-il plusieurs appareils ? Principalement pour la validation croisée car il y a du bruit localisé (par exemple sismique). L'enregistrement simultané du signal dans le nord-ouest des États-Unis et en Italie serait une excellente preuve de son origine externe. Mais il y a aussi une deuxième raison : les détecteurs d'ondes gravitationnelles sont très médiocres pour déterminer la direction de la source. Mais s'il y a plusieurs détecteurs espacés, il sera possible d'indiquer la direction assez précisément.

Géants laser

Dans leur forme originale, les détecteurs LIGO ont été construits en 2002, et les détecteurs VIRGO en 2003. Selon le plan, ce n'était que la première étape. Toutes les installations sont en exploitation depuis plusieurs années, et en 2010-2011 elles ont été arrêtées pour révision, afin d'atteindre ensuite la haute sensibilité prévue. Les détecteurs LIGO ont été opérationnels pour la première fois en septembre 2015, VIRGO devrait rejoindre au second semestre 2016, et à partir de cette étape, la sensibilité permet d'espérer enregistrer au moins plusieurs événements par an.

Depuis le début de LIGO, le taux de sursauts attendu était d'environ un événement par mois. Les astrophysiciens ont estimé à l'avance que les premiers événements attendus devraient être des fusions de trous noirs. Cela est dû au fait que les trous noirs sont généralement dix fois plus lourds que les étoiles à neutrons, que le signal est plus puissant et qu'il est "visible" à de grandes distances, ce qui compense largement le taux inférieur d'événements par galaxie. Heureusement, nous n'avons pas eu à attendre longtemps. Le 14 septembre 2015, les deux installations ont enregistré un signal presque identique, nommé GW150914.

Avec une analyse assez simple, vous pouvez obtenir des données telles que les masses de trous noirs, la force du signal et la distance à la source. La masse et la taille des trous noirs sont liées d'une manière très simple et bien connue, et à partir de la fréquence du signal, on peut immédiatement estimer la taille de la région de libération d'énergie. Dans ce cas, la taille indiquait qu'un trou noir d'une masse de plus de 60 masses solaires était formé de deux trous d'une masse de 25-30 et 35-40 masses solaires. Connaissant ces données, vous pouvez obtenir toute l'énergie de la rafale. Près de trois masses solaires sont passées en rayonnement gravitationnel. Cela correspond à la luminosité de 1023 luminosités du Soleil - à peu près la même que pendant ce temps (centièmes de seconde) toutes les étoiles de la partie visible de l'Univers émettent. Et à partir de l'énergie connue et de l'amplitude du signal mesuré, la distance est obtenue. La grande masse des corps fusionnés a permis d'enregistrer un événement survenu dans une galaxie lointaine : le signal nous est parvenu pendant environ 1,3 milliard d'années.

Une analyse plus détaillée nous permet de clarifier le rapport de masse des trous noirs et de comprendre comment ils ont tourné autour de leur axe, ainsi que de déterminer d'autres paramètres. De plus, le signal de deux installations permet de déterminer grossièrement la direction de la salve. Malheureusement, jusqu'à présent, la précision n'est pas très élevée ici, mais avec la mise en service du VIRGO mis à jour, elle augmentera. Et dans quelques années, le détecteur japonais KAGRA commencera à recevoir des signaux. Ensuite, l'un des détecteurs LIGO (au départ, il y en avait trois, l'une des installations était double) sera assemblé en Inde, et on s'attend à ce que plusieurs dizaines d'événements soient enregistrés par an.

L'ère de la nouvelle astronomie

Jusqu'à présent, le résultat le plus important des travaux de LIGO est la confirmation de l'existence d'ondes gravitationnelles. De plus, le tout premier sursaut a permis d'améliorer les restrictions sur la masse du graviton (en relativité générale il a une masse nulle), ainsi que de restreindre plus fortement la différence entre la vitesse de propagation de la gravité et la vitesse de la lumière. Mais les scientifiques espèrent qu'en 2016, ils pourront recevoir beaucoup de nouvelles données astrophysiques en utilisant LIGO et VIRGO.

Premièrement, les données des observatoires d'ondes gravitationnelles sont une nouvelle voie pour étudier les trous noirs. Si auparavant il n'était possible d'observer que les flux de matière à proximité de ces objets, maintenant vous pouvez directement "voir" le processus de fusion et de "calme" du trou noir émergent, comment son horizon vibre, prenant sa forme finale ( déterminé par rotation). Probablement, jusqu'à la découverte de l'évaporation de Hawking des trous noirs (pour autant ce processus reste une hypothèse), l'étude des fusions fournira les meilleures informations directes à leur sujet.

Que signifie pour nous la détection des ondes gravitationnelles ?

Je pense que tout le monde sait déjà qu'il y a quelques jours, les scientifiques ont annoncé pour la première fois la découverte des ondes gravitationnelles. Il y avait beaucoup de news à ce sujet, à la télé, sur les sites d'information et en général partout. Cependant, en même temps, personne n'a eu de mal à expliquer dans un langage accessible ce que cette découverte nous apporte en termes pratiques.

En fait, tout est simple, il suffit de faire une analogie avec un sous-marin :

Une source:

La détection des sous-marins est la première et principale tâche de la lutte contre eux. Comme tout objet, le bateau, par sa présence, affecte l'environnement. En d'autres termes, le bateau a ses propres champs physiques. Les champs physiques les plus connus d'un sous-marin comprennent les champs hydroacoustiques, magnétiques, hydrodynamiques, électriques, électromagnétiques à basse fréquence, ainsi que thermiques et optiques. La séparation des champs physiques du bateau avec le fond des champs de l'océan (mer) est à la base des principales méthodes de détection.
Les méthodes de détection sous-marine sont divisées selon le type de champs physiques : Acoustique, Magnétométrique, Radar, Gaz, Thermique, etc.

L'espace, c'est la même connerie. Nous regardons les étoiles à travers des télescopes, prenons des photos de Mars, captons des radiations et essayons généralement de connaître le ciel par tous les moyens disponibles. Et maintenant, après que ces ondes aient été corrigées, une autre façon d'étudier a été ajoutée - la gravitation. Nous pourrons arpenter l'espace à partir de ces vibrations.

C'est-à-dire que, comme un sous-marin est passé dans l'espace marin et a laissé derrière lui une "piste" par laquelle il peut être calculé, de la même manière, les corps célestes peuvent maintenant être étudiés sous un angle différent pour une image plus complète. À l'avenir, nous pourrons voir comment les ondes gravitationnelles se courbent autour de différents luminaires, galaxies, planètes, nous apprendrons à calculer encore mieux les trajectoires cosmiques des objets (ou peut-être même reconnaître et prédire l'approche des météorites à l'avance), nous verra le comportement des vagues dans des conditions spéciales, et ainsi de suite.

Qu'est-ce que ça va donner ?

Ce n'est pas encore clair. Mais avec le temps, l'équipement deviendra plus précis et plus sensible, et une mine de matériel s'accumulera sur les ondes gravitationnelles. Sur la base de ces matériaux, les esprits curieux commenceront à trouver toutes sortes d'anomalies, d'énigmes et de modèles. Ces modèles et anomalies, à leur tour, serviront de réfutation ou de confirmation d'anciennes théories. Des formules mathématiques supplémentaires seront créées, des hypothèses intéressantes (des scientifiques britanniques ont découvert que les pigeons rentrent chez eux en étant guidés par des ondes gravitationnelles !) Et bien comme ça. Et les tabloïds lanceront certainement une sorte de mythe, comme le "Tsunami Gravitationnel", qui viendra un jour, couvrira notre système solaire et tous les êtres vivants viendront avec un kidyk. Et ils entraîneront encore plus Wang. Bref, ça va être sympa :]

Et quel est le résultat ?

En conséquence, nous obtiendrons un domaine scientifique plus parfait, qui pourra donner une image plus précise et plus large de notre monde. Et si vous avez de la chance et que les scientifiques découvrent un effet étonnant ... (Par exemple, si deux ondes gravitationnelles à la pleine lune "se heurtent" à un certain angle avec la bonne vitesse, alors un centre local d'antigravité se produit, oh-pa !) ... alors nous pouvons espérer de sérieux progrès scientifiques.

« Il n'y a pas si longtemps, une série d'expériences à long terme sur l'observation directe des ondes gravitationnelles a suscité un vif intérêt dans la communauté scientifique », a écrit le physicien théoricien Michio Kaku dans son livre de 2004 Einstein's Cosmos. - Le projet LIGO ("Laser interferometer for observation gravitational waves") sera peut-être le premier, au cours duquel il sera possible de "voir" des ondes gravitationnelles, très probablement issues de la collision de deux trous noirs dans l'espace lointain. LIGO est le rêve d'un physicien devenu réalité, la première installation avec une puissance suffisante pour mesurer les ondes gravitationnelles. »

La prédiction de Kaku s'est réalisée : jeudi, un groupe de scientifiques internationaux de l'observatoire LIGO a annoncé la découverte d'ondes gravitationnelles.

Les ondes gravitationnelles sont des vibrations de l'espace-temps qui "s'éloignent" d'objets massifs (tels que les trous noirs) se déplaçant avec accélération. En d'autres termes, les ondes gravitationnelles sont une perturbation de l'espace-temps qui se propage, une déformation courante du vide absolu.

Un trou noir est une région de l'espace-temps dont l'attraction gravitationnelle est si grande que même les objets se déplaçant à la vitesse de la lumière (y compris la lumière elle-même) ne peuvent en sortir. La frontière qui sépare le trou noir du reste du monde s'appelle l'horizon des événements : tout ce qui se passe à l'intérieur de l'horizon des événements est caché aux yeux d'un observateur extérieur.

Erin Ryan Un instantané du gâteau partagé par Erin Ryan.

Les scientifiques ont commencé à capter les ondes gravitationnelles il y a un demi-siècle : c'est alors que le physicien américain Joseph Weber s'est intéressé à la théorie de la relativité générale (GTR) d'Einstein, a pris un congé sabbatique et a commencé à étudier les ondes gravitationnelles. Weber a inventé le premier appareil pour détecter les ondes gravitationnelles et a rapidement affirmé avoir enregistré "le son des ondes gravitationnelles". Cependant, la communauté scientifique a démenti son message.

Cependant, c'est grâce à Joseph Weber que de nombreux scientifiques sont devenus des « chasseurs de vagues ». Aujourd'hui, Weber est considéré comme le père de la direction scientifique de l'astronomie des ondes gravitationnelles.

"C'est le début d'une nouvelle ère de l'astronomie gravitationnelle"

L'observatoire LIGO, dans lequel les scientifiques ont enregistré les ondes gravitationnelles, se compose de trois installations laser aux États-Unis : deux dans l'État de Washington et une en Louisiane. Voici comment Michio Kaku décrit le travail des détecteurs laser : « Le faisceau laser est divisé en deux faisceaux distincts, qui se dirigent ensuite perpendiculairement l'un à l'autre. Puis, réfléchis par le miroir, ils se rejoignent. Si une onde gravitationnelle traverse l'interféromètre (appareil de mesure), les longueurs de trajet des deux faisceaux laser seront perturbées et cela se reflétera dans leur diagramme d'interférence. Pour s'assurer que le signal enregistré par l'installation laser n'est pas accidentel, les détecteurs doivent être placés en différents points de la Terre.

Ce n'est que sous l'influence d'une onde gravitationnelle géante, bien plus grosse que notre planète, que tous les détecteurs fonctionneront simultanément. »

Maintenant, la collaboration LIGO a enregistré le rayonnement gravitationnel causé par la fusion d'un système binaire de trous noirs avec des masses de 36 et 29 masses solaires en un objet avec une masse de 62 masses solaires. "C'est la première mesure directe (c'est très important qu'elle soit directe !) de l'action des ondes gravitationnelles", a commenté Sergey Vyatchanin, professeur au département de physique de l'Université d'État de Moscou, au correspondant du département des sciences de Gazeta. Ru. - C'est-à-dire qu'un signal d'une catastrophe astrophysique de la fusion de deux trous noirs a été reçu. Et ce signal a été identifié - c'est aussi très important ! Il est clair que cela provient de deux trous noirs. Et c'est le début d'une nouvelle ère de l'astronomie gravitationnelle, qui permettra d'obtenir des informations sur l'Univers non seulement grâce à des sources optiques, de rayons X, électromagnétiques et de neutrinos, mais aussi grâce aux ondes gravitationnelles.

On peut dire que 90 % des trous noirs ne sont plus des objets hypothétiques. Un doute subsiste, mais néanmoins, le signal capté correspond très bien à ce que prédisent les innombrables simulations de la fusion de deux trous noirs conformément à la théorie de la relativité générale.

C'est un argument fort pour l'existence des trous noirs. Il n'y a pas encore d'autre explication à ce signal. Par conséquent, on suppose que les trous noirs existent.

"Einstein serait très heureux"

Les ondes gravitationnelles dans le cadre de sa théorie de la relativité générale ont été prédites par Albert Einstein (qui, soit dit en passant, était sceptique quant à l'existence des trous noirs). En relativité générale, le temps s'ajoute aux trois dimensions spatiales et le monde devient quadridimensionnel. Selon une théorie qui a bouleversé toute la physique, la gravité est une conséquence de la courbure de l'espace-temps sous l'influence de la masse.

Einstein a prouvé que toute matière se déplaçant avec accélération crée une perturbation de l'espace-temps - une onde gravitationnelle. Cette perturbation est d'autant plus importante que l'accélération et la masse de l'objet sont élevées.

En raison de la faiblesse des forces gravitationnelles par rapport à d'autres interactions fondamentales, ces ondes devraient avoir une très faible magnitude, ce qui est difficile à enregistrer.

Expliquant la relativité générale aux sciences humaines, les physiciens leur demandent souvent d'imaginer une feuille de caoutchouc étirée sur laquelle des boules massives sont abaissées. Les balles poussent à travers le caoutchouc et la feuille étirée (qui représente l'espace-temps) se déforme. Selon la relativité générale, l'Univers entier est un caoutchouc sur lequel chaque planète, chaque étoile et chaque galaxie laisse des bosses. Notre Terre tourne autour du Soleil comme une petite boule, prête à rouler autour du cône d'un entonnoir formé en "forçant" l'espace-temps par une boule lourde.

DOCUMENT / Reuters

La boule lourde est le soleil

Il est probable que la découverte des ondes gravitationnelles, qui est la principale confirmation de la théorie d'Einstein, soit candidate au prix Nobel de physique. "Einstein serait très heureux", a déclaré Gabriella Gonzalez de la collaboration LIGO.

Selon les scientifiques, il est trop tôt pour parler de l'applicabilité pratique de la découverte. « Bien que Heinrich Hertz (un physicien allemand qui a prouvé l'existence des ondes électromagnétiques. - Gazeta.Ru) ait pu penser qu'il y aurait un téléphone portable ? Pas! Nous ne pouvons rien imaginer maintenant », a déclaré Valery Mitrofanov, professeur au département de physique de l'Université d'État de Moscou. M.V. Lomonossov. - Je suis guidé par le film "Interstellar". Ils le critiquent, oui, mais même un sauvage pourrait imaginer un tapis volant. Et le tapis volant s'est transformé en avion, c'est tout. Et là, il faut imaginer quelque chose de très complexe. Dans Interstellar, l'un des moments est lié au fait qu'une personne peut voyager d'un monde à un autre. Si oui, croyez-vous qu'une personne puisse voyager d'un monde à un autre, qu'il puisse y avoir plusieurs univers - n'importe quoi ? Je ne peux pas répondre non. Car un physicien ne peut pas répondre « non » à une telle question ! Seulement si cela contredit certaines lois de conservation ! Il existe des options qui ne contredisent pas les lois physiques connues. Cela signifie qu'il peut y avoir des voyages autour des mondes !"

Ondes de gravité - Image de l'artiste

Les ondes gravitationnelles sont des perturbations de la métrique espace-temps, se séparant de la source et se propageant comme des ondes (ce qu'on appelle "l'ondulation de l'espace-temps").

En relativité générale et dans la plupart des autres théories modernes de la gravité, les ondes gravitationnelles sont générées par le mouvement de corps massifs à accélération variable. Les ondes gravitationnelles se propagent librement dans l'espace à la vitesse de la lumière. En raison de la relative faiblesse des forces gravitationnelles (par rapport à d'autres), ces ondes ont une très faible magnitude, ce qui est difficile à enregistrer.

Onde gravitationnelle polarisée

Les ondes gravitationnelles sont prédites par la relativité générale (GR) et bien d'autres. Ils ont été repérés pour la première fois directement en septembre 2015 par deux détecteurs jumeaux qui ont enregistré des ondes gravitationnelles, probablement dues à la fusion des deux pour former un trou noir en rotation plus massif. Des preuves indirectes de leur existence sont connues depuis les années 1970 - la relativité générale prédit les taux de convergence de systèmes proches coïncidant avec les observations dues à la perte d'énergie due au rayonnement des ondes gravitationnelles. L'enregistrement direct des ondes gravitationnelles et leur utilisation pour déterminer les paramètres des processus astrophysiques est une tâche importante de la physique et de l'astronomie modernes.

Dans le cadre de la relativité générale, les ondes gravitationnelles sont décrites par des solutions des équations d'Einstein de type onde, qui sont une perturbation de la métrique spatio-temporelle se déplaçant à la vitesse de la lumière (dans l'approximation linéaire). Une manifestation de cette perturbation devrait être, en particulier, un changement périodique de la distance entre deux masses d'essai en chute libre (c'est-à-dire ne subissant l'influence d'aucune force). Amplitude h une onde gravitationnelle est une quantité sans dimension - le changement relatif de distance. Les amplitudes maximales prédites des ondes gravitationnelles des objets astrophysiques (par exemple, les binaires compacts) et des phénomènes (explosions, fusions, captures par des trous noirs, etc.) lorsqu'elles sont mesurées en sont très petites ( h= 10 −18 -10 −23). Une onde gravitationnelle faible (linéaire), selon la théorie de la relativité générale, transfère de l'énergie et de la quantité de mouvement, se déplace à la vitesse de la lumière, est transversale, quadripolaire et est décrite par deux composants indépendants situés à un angle de 45 ° l'un par rapport à l'autre ( a deux sens de polarisation).

Différentes théories prédisent la vitesse de propagation des ondes gravitationnelles de différentes manières. En relativité générale, elle est égale à la vitesse de la lumière (dans une approximation linéaire). Dans d'autres théories de la gravité, elle peut prendre n'importe quelle valeur, y compris à l'infini. D'après les données du premier enregistrement des ondes gravitationnelles, leur dispersion s'est avérée compatible avec un graviton sans masse, et la vitesse a été estimée égale à la vitesse de la lumière.

Générer des ondes gravitationnelles

Un système de deux étoiles à neutrons crée des ondulations dans l'espace-temps

Toute matière se déplaçant avec une accélération asymétrique émet une onde gravitationnelle. Pour qu'une onde d'amplitude significative apparaisse, une masse extrêmement importante de l'émetteur ou/et des accélérations énormes sont nécessaires, l'amplitude de l'onde gravitationnelle est directement proportionnelle à dérivée première de l'accélération et la masse du générateur, c'est-à-dire ~. Cependant, si un objet se déplace avec une accélération, cela signifie qu'une force agit sur lui du côté d'un autre objet. À son tour, cet autre objet subit l'effet inverse (selon la troisième loi de Newton), alors qu'il s'avère que m 1 une 1 = − m 2 une 2 ... Il s'avère que deux objets n'émettent des ondes gravitationnelles que par paires et qu'à la suite d'interférences, ils s'éteignent mutuellement presque complètement. Par conséquent, le rayonnement gravitationnel dans la théorie générale de la relativité a toujours un caractère multipolaire d'au moins un rayonnement quadripolaire. De plus, pour les émetteurs non relativistes dans l'expression de l'intensité du rayonnement, il existe un petit paramètre où est le rayon gravitationnel de l'émetteur, r- sa taille caractéristique, T- une période caractéristique de mouvement, c- la vitesse de la lumière dans le vide.

Les sources d'ondes gravitationnelles les plus puissantes sont :

• collision (masses géantes, très petites accélérations),
• effondrement gravitationnel d'un système binaire d'objets compacts (accélérations colossales avec une masse assez importante). Comme cas particulier et le plus intéressant - la fusion d'étoiles à neutrons. Pour un tel système, la luminosité des ondes gravitationnelles est proche de la luminosité maximale de Planck possible dans la nature.

Ondes gravitationnelles émises par un système à deux corps

Deux corps se déplaçant sur des orbites circulaires autour d'un centre de masse commun

Deux corps couplés gravitationnellement avec des masses m 1 et m 2 se déplaçant de manière non relativiste ( v << c) le long d'orbites circulaires autour de leur centre de masse commun à une distance r les unes des autres, émettent des ondes gravitationnelles de l'énergie suivante, en moyenne sur la période :

En conséquence, le système perd de l'énergie, ce qui conduit à la convergence des corps, c'est-à-dire à une diminution de la distance entre eux. La vitesse de convergence des corps :

Pour le système solaire, par exemple, le plus grand rayonnement gravitationnel est produit par le sous-système et. La puissance de ce rayonnement est d'environ 5 kilowatts. Ainsi, l'énergie perdue par le système solaire pour le rayonnement gravitationnel par an est absolument négligeable par rapport à l'énergie cinétique caractéristique des corps.

Effondrement gravitationnel du système binaire

Toute étoile binaire, lorsque ses composants tournent autour d'un centre de masse commun, perd de l'énergie (comme on le suppose - en raison du rayonnement des ondes gravitationnelles) et, à la fin, fusionne. Mais pour les étoiles binaires ordinaires, non compactes, ce processus prend beaucoup de temps, bien plus qu'à l'époque actuelle. Si le système binaire compact se compose d'une paire d'étoiles à neutrons, de trous noirs ou d'une combinaison des deux, alors la fusion peut se produire dans plusieurs millions d'années. Au début, les objets se rapprochent et leur période orbitale diminue. Puis, au stade final, il y a une collision et un effondrement gravitationnel asymétrique. Ce processus dure une fraction de seconde, et pendant ce temps, l'énergie est libérée sous forme de rayonnement gravitationnel, qui, selon certaines estimations, représente plus de 50 % de la masse du système.

Solutions exactes de base des équations d'Einstein pour les ondes gravitationnelles

Bondi - Pirani - Ondes corporelles Robinson

Ces ondes sont décrites par une métrique de la forme. Si nous introduisons une variable et une fonction, alors à partir des équations de la relativité générale, nous obtenons l'équation

Métrique Takeno

a la forme, -fonctions, satisfont à la même équation.

métrique de Rosen

Où sont satisfaits

Métrique de Perez

Où

Einstein - Ondes cylindriques de Rosen

En coordonnées cylindriques, ces ondes ont la forme et sont remplies

Enregistrement des ondes gravitationnelles

L'enregistrement des ondes gravitationnelles est assez difficile en raison de la faiblesse de ces dernières (faible distorsion de la métrique). Les appareils pour leur enregistrement sont des détecteurs d'ondes gravitationnelles. Des tentatives pour détecter les ondes gravitationnelles ont été faites depuis la fin des années 1960. Les ondes gravitationnelles de l'amplitude détectée sont générées lors de l'effondrement du binaire. Des événements similaires se produisent dans les environs environ une fois par décennie.

D'autre part, la relativité générale prédit l'accélération de la rotation mutuelle des étoiles binaires en raison de la perte d'énergie due au rayonnement des ondes gravitationnelles, et cet effet a été enregistré de manière fiable dans plusieurs systèmes connus d'objets binaires compacts (en particulier, les pulsars avec des compagnons compacts). En 1993, « pour la découverte d'un nouveau type de pulsar qui offrait de nouvelles possibilités dans l'étude de la gravité » aux découvreurs du premier pulsar binaire PSR B1913 + 16 Russell Hulse et Joseph Taylor Jr. a reçu le prix Nobel de physique. L'accélération de rotation observée dans ce système coïncide complètement avec les prédictions de la relativité générale pour l'émission d'ondes gravitationnelles. Le même phénomène a été enregistré dans plusieurs autres cas : pour les pulsars PSR J0737-3039, PSR J0437-4715, SDSS J065133.338 + 284423.37 (généralement abrégé en J0651) et le système binaire RX J0806. Par exemple, la distance entre les deux composantes A et B de la première étoile binaire de deux pulsars PSR J0737-3039 diminue d'environ 2,5 pouces (6,35 cm) par jour en raison des pertes d'énergie dues aux ondes gravitationnelles, et cela se produit conformément à relativité générale... Toutes ces données sont interprétées comme une confirmation indirecte de l'existence d'ondes gravitationnelles.

Selon les estimations, les sources d'ondes gravitationnelles les plus fortes et les plus fréquentes pour les télescopes et les antennes gravitationnelles sont les catastrophes associées aux effondrements de systèmes binaires dans les galaxies voisines. On s'attend à ce que dans un avenir proche, des détecteurs gravitationnels améliorés enregistrent plusieurs événements similaires par an, déformant la métrique à proximité de 10 −21 -10 −23. Les premières observations du signal de résonance paramétrique optique-métrique, qui permet de détecter l'effet des ondes gravitationnelles de sources périodiques de type binaire proche sur le rayonnement des masers cosmiques, ont peut-être été obtenues à l'Observatoire de radioastronomie de l'Académie russe des Sciences, Pushchino.

Une autre possibilité de détecter le fond des ondes gravitationnelles remplissant l'Univers est la synchronisation de haute précision des pulsars distants - analyse du temps d'arrivée de leurs impulsions, qui change de manière caractéristique sous l'action des ondes gravitationnelles traversant l'espace entre la Terre et le pulsar. Selon les estimations pour 2013, la précision temporelle doit être augmentée d'environ un ordre de grandeur afin que les ondes de fond provenant de nombreuses sources de notre Univers puissent être détectées, et ce problème peut être résolu d'ici la fin de la décennie.

Selon les concepts modernes, notre Univers est rempli d'ondes gravitationnelles reliques qui sont apparues dans les premiers instants après. Leur enregistrement fournira des informations sur les processus au début de la naissance de l'Univers. Le 17 mars 2014 à 20h00 heure de Moscou au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, le groupe américain de chercheurs travaillant sur le projet BICEP 2 a annoncé la détection de perturbations tensorielles non nulles dans l'Univers primordial par polarisation du rayonnement relique, qui c'est aussi la découverte de ces reliques d'ondes gravitationnelles... Cependant, ce résultat a été contesté presque immédiatement, car il s'est avéré que la contribution n'avait pas été correctement comptabilisée. L'un des auteurs, J.M. Kovac ( Kovac J.M.), a reconnu que "les participants et les journalistes scientifiques ont été un peu trop hâtifs dans l'interprétation et la couverture des données du BICEP2".

Confirmation expérimentale de l'existence

Le premier signal d'onde gravitationnelle enregistré. À gauche les données du détecteur à Hanford (H1), à droite - Livingston (L1). Le temps est compté à partir du 14 septembre 2015, 09:50:45 UTC. Pour visualiser le signal, il a été filtré avec un filtre de fréquence avec une bande passante de 35-350 Hertz pour supprimer les grandes fluctuations en dehors de la plage de haute sensibilité des détecteurs ; des filtres coupe-bande ont également été utilisés pour supprimer le bruit des installations elles-mêmes. Rangée du haut : tensions h dans les détecteurs. GW150914 est arrivé pour la première fois sur L1 et après 6 9 +0 5 −0 4 ms sur H1 ; pour la comparaison visuelle, les données de H1 sont présentées sur le tracé L1 sous forme inversée et décalée dans le temps (pour tenir compte de l'orientation relative des détecteurs). Deuxième rangée : tensions h du signal d'ondes gravitationnelles, passées à travers le même filtre passe-bande 35-350 Hz. La ligne continue est le résultat de la relativité numérique pour un système avec des paramètres cohérents avec ceux trouvés sur la base de l'étude du signal GW150914, obtenu par deux codes indépendants avec une coïncidence résultante de 99,9. Lignes grises épaisses - zones de probabilité de confiance à 90 % de la forme d'onde, récupérées à partir de ces détecteurs à l'aide de deux méthodes différentes. La ligne gris foncé simule les signaux attendus des fusions de trous noirs, la ligne gris clair n'utilise pas de modèles astrophysiques, mais représente le signal comme une combinaison linéaire d'ondelettes gaussiennes sinusoïdales. Les reconstructions se chevauchent à 94 %. Troisième ligne : Erreurs résiduelles après extraction de la prédiction filtrée du signal de relativité numérique à partir du signal filtré des détecteurs. Rangée du bas : une vue de carte de fréquence de tension montrant l'augmentation de la fréquence du signal dominant au fil du temps.

11 février 2016 avec les collaborations LIGO et VIRGO. Le signal de la fusion de deux trous noirs avec une amplitude au maximum d'environ 10 −21 a été enregistré le 14 septembre 2015 à 9:51 UTC par deux détecteurs LIGO à Hanford et Livingston à 7 millisecondes d'intervalle, dans la région du maximum. l'amplitude du signal (0,2 seconde) combinée, le rapport signal sur bruit était de 24 : 1. Le signal a été désigné GW150914. La forme d'onde correspond à la prédiction de la relativité générale pour la fusion de deux trous noirs de 36 et 29 masses solaires ; le trou noir résultant devrait avoir une masse de 62 solaire et le paramètre de rotation une= 0,67. La distance à la source est d'environ 1,3 milliard, l'énergie émise en dixièmes de seconde lors de la fusion est l'équivalent d'environ 3 masses solaires.

Récit

L'histoire du terme « onde gravitationnelle » lui-même, la recherche théorique et expérimentale de ces ondes, ainsi que leur utilisation pour l'étude de phénomènes inaccessibles aux autres méthodes.

• 1900 - Lorentz a suggéré que la gravité « ... peut se propager à une vitesse non supérieure à la vitesse de la lumière » ;
• 1905 - Poincaré a inventé le terme d'onde gravitationnelle (onde gravifique). Poincaré, sur le plan qualitatif, a levé les objections bien établies de Laplace et a montré que les corrections aux lois d'ordre newtoniennes généralement acceptées associées aux ondes gravitationnelles sont annulées, ainsi, l'hypothèse de l'existence d'ondes gravitationnelles ne contredit pas les observations ;
• 1916 - Einstein a montré que dans le cadre de la relativité générale, un système mécanique transfère de l'énergie aux ondes gravitationnelles et, grosso modo, toute rotation par rapport aux étoiles fixes doit tôt ou tard s'arrêter, bien que, bien sûr, dans des conditions normales, les pertes d'énergie de l'ordre est négligeable et ne peut pratiquement pas être mesuré (dans cet ouvrage, il croyait encore à tort qu'un système mécanique qui préserve constamment la symétrie sphérique peut émettre des ondes gravitationnelles) ;
• 1918 - Einstein dérivé une formule quadripolaire, dans laquelle le rayonnement des ondes gravitationnelles s'avère être un effet d'ordre, corrigeant ainsi une erreur dans son travail précédent (il y avait une erreur dans le coefficient, l'énergie des ondes est 2 fois moindre);
• 1923 - Eddington - remet en question la réalité physique des ondes gravitationnelles "... se propagent... avec la vitesse de la pensée." En 1934, alors qu'il préparait la traduction russe de sa monographie "Theory of Relativity", Eddington a ajouté plusieurs chapitres, y compris des chapitres avec deux options pour calculer les pertes d'énergie par une tige en rotation, mais a noté que les méthodes utilisées pour les calculs approximatifs de la relativité générale, en son avis, sont inapplicables aux systèmes liés gravitationnellement donc des doutes subsistent ;
• 1937 - Einstein, avec Rosen, a étudié les solutions d'ondes cylindriques des équations exactes du champ gravitationnel. Au cours de ces études, ils doutaient que les ondes gravitationnelles puissent être un artefact de solutions approximatives des équations de la relativité générale (il existe une correspondance connue concernant la revue de l'article d'Einstein et Rosen "Les ondes gravitationnelles existent-elles ?") . Plus tard, il a trouvé une erreur de raisonnement, la version finale de l'article avec des modifications fondamentales a déjà été publiée dans le Journal of the Franklin Institute;
• 1957 - Herman Bondi et Richard Feynman ont proposé une expérience de pensée « canne avec des perles » dans laquelle ils ont prouvé l'existence des conséquences physiques des ondes gravitationnelles en relativité générale ;
• 1962 - Vladislav Pustovoit et Mikhail Hertsenstein décrivent les principes de l'utilisation d'interféromètres pour détecter les ondes gravitationnelles à ondes longues ;
• 1964 - Philip Peters et John Matthew décrivent théoriquement les ondes gravitationnelles émises par les systèmes binaires ;
• 1969 - Joseph Weber, fondateur de l'astronomie des ondes gravitationnelles, rapporte la détection des ondes gravitationnelles à l'aide d'un détecteur résonant - une antenne gravitationnelle mécanique. Ces messages donnent lieu à la croissance rapide des travaux dans ce sens, en particulier, Rainier Weiss, l'un des fondateurs du projet LIGO, a commencé des expérimentations à cette époque. A ce jour (2015), personne n'est parvenu à obtenir une confirmation fiable de ces événements ;
• 1978 - Joseph Taylor ont rapporté la découverte du rayonnement gravitationnel dans le système binaire du pulsar PSR B1913 + 16. Les recherches de Joseph Taylor et Russell Hulse ont remporté le prix Nobel de physique en 1993. Début 2015, trois paramètres post-keplériens, dont une diminution de la période due à l'émission d'ondes gravitationnelles, ont été mesurés pour au moins 8 de ces systèmes ;
• 2002 - Sergei Kopeikin et Edward Fomalont ont mesuré la déviation de la lumière dans le champ gravitationnel de Jupiter en dynamique en utilisant l'interférométrie à ondes radio avec une ligne de base ultra-longue, qui pour une certaine classe d'extensions hypothétiques de la relativité générale permet d'estimer la vitesse de la gravité - la différence avec la vitesse de la lumière ne doit pas dépasser 20 % (cette interprétation n'est généralement pas acceptée) ;
• 2006 - l'équipe internationale de Martha Bourgueil (Parks Observatory, Australie) a rapporté des confirmations significativement plus précises de la relativité générale et de la correspondance avec celle-ci de la magnitude du rayonnement des ondes gravitationnelles dans le système de deux pulsars PSR J0737-3039A/B ;
• 2014 - Des astronomes du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (BICEP) rapportent la découverte d'ondes gravitationnelles primaires lors de la mesure des fluctuations du CMB. Pour le moment (2016), les fluctuations détectées sont considérées comme n'ayant pas d'origine relique, mais s'expliquent par l'émission de poussières dans la Galaxie ;
• 2016 - Equipe internationale LIGO ont signalé la détection d'un événement de propagation d'ondes gravitationnelles GW150914. Pour la première fois, il a été rapporté l'observation directe de corps massifs en interaction dans des champs gravitationnels super forts avec des vitesses relatives ultra-élevées (< 1,2 × R s , v/c >0.5), ce qui a permis de vérifier la justesse de la relativité générale jusqu'à plusieurs termes post-newtoniens d'ordre élevé. La dispersion mesurée des ondes gravitationnelles ne contredit pas les mesures antérieures de la dispersion et de la limite de masse supérieure du graviton hypothétique (< 1,2 × 10 −22 эВ), если он в некотором гипотетическом расширении ОТО будет существовать.