Astrophysique et Cosmologie avec les

Ondes Gravitationnelles

Tania Regimbau

JSOCA07-Valbonne

Gravitation

Gravitation Universelle de Newton:action instantannée à distance

Relativité Générale d’Einstein:information transportée par une onde gravitationnelle à la vitesse de la lumière

Ondes Gravitationnelles

John Archibald Wheeler“Mass tells space-time how to curve, and space-time tells mass how to move.“

Quand la matière est accelerée ou change de configuration, elle modifie la courbure de l’espace temps.

Ces changements se propagent vers l’extérieur comme des rides a la surface de l’eau: ce sont les ondes gravitationnelles.

Sources d’Ondes Gravitationnelles

sources impulsionnelles• formation d’étoiles à neutrons ou de trous noirs• fusion de systèmes binaires massifs (étoiles a neutrons, trous noirs)

sources continues• étoiles à neutrons en rotation rapide• coalescence de systèmes binaires massifs

fond gravitationnel stochastique • cosmologique (époque du Big Bang)• astrophysique

Les effets des ondes gravitationnelles ne sont perceptibles que dans des conditions extrêmes de densite et de vitesse.

Systemes Binaires

Étoiles à neutrons et trous noirs stellaires- population: taux de coalescence, évolution des progeniteurs- propriétés physiques des étoiles à neutrons et des trous noirs (masse, vitesse de rotation)- énergie noire (chandelles standards)- lien qvec les GRBs courts

Trous noirs supermassifshistoire de la formation des galaxies

Horizon: 1ere Generation

NS-NS: ~15-20 Mpc (1 ev / siecle)

Horizon: 2ieme Generation ~2015NS-NS: ~200 Mpc (6 ev / an)

Etoiles à neutrons

rotation

- intérieur des étoiles à neutrons- vitesse maximale- propriétés physique: vitesse, champs magnétique- glitches des pulsars (?)

oscillations

accrétion de matière

Sources Impulsionnelles

- supernovae

- formation d’étoiles à neutrons ou de trous noirs

- collapses, instabilités initiales, oscillations

- fusions de systemes binaires

- captures par des trous noirs supermassifs

… l’inattendu!!

Fond Gravitationnel Stochastique

Superposition de toutes les sources depuis le Big Bang

Cosmologique

moyen unique de sonder les premiers instants de l’Univers, une fraction de seconde après le Big Bang

Astrophysique

- histoire de la formation des galaxies et de la formation stellaire- évolution des systèmes binaires massifs- taux de formation et propriétés des objets denses- modèles cosmologiques

Une nouvelle fenêtre sur l’Univers

GRBs

CMB

IR

Radio

-ray

x-ray

GW sky??