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BULLETIN de la Société
Astronomie
du Valais Romand 2020 - n°2 / Eté-automne
La SAVAR espère que vous avez passé un bel été 2020.
Elle vous souhaite de belles observations de notre ciel
automnal, non masquées…par des nuages.
A VOS AGENDAS :
Le programme indiqué reste sous réserve de modifications en raison de la pandémie du COVID-19.
Vous trouverez toutes les informations actualisées au sujet de ces différentes activités sur notre site
www.savar.ch
ANIMATION AU PLANETARIUM LE DÔME ET RACLETTE
Samedi 12 septembre à 11h Informations complémentaires en page 4
CONFERENCE AU LYCEE-COLLEGE DES CREUSETS
Vendredi 25 septembre à 19h30 Cosmologie : un état des lieux sur l’énergie et la matière noires
Conférencier : Prof. André Maeder, Université de Genève
SOIREE D’OBSERVATION HORS MURS
Samedi 17 octobre à 20h (attention au changement de date) Sortie à l’Observatoire de Saint-Luc, par beau temps (détails en page 4)
CONFERENCE AU LYCEE-COLLEGE DES CREUSETS
Vendredi 27 novembre à 19h30 Exoplanètes: nouveaux mondes extrêmes ou habitables ?
Conférencier : Dr David Ehrenreich, Observatoire de Genève
REPORT DU VOYAGE EN NORVEGE
En raison des incertitudes liées à la pandémie du Covid-19, le voyage initialement
prévu en février 2021 pour chasser les aurores boréales est reporté à une date
ultérieure. Des informations seront transmises durant les premiers mois de 2021.
Visites publiques à l’observatoire
La SAVAR a repris les visites publiques à l’observatoire, dans le plein respect les recommandations de
l’OFSP en lien avec le COVID-19 : le nombre de visiteurs est limité à 12 (deux groupes de six sont
formés afin de pouvoir respecter les distances), les animateur-trice-s portent un masque, la
désinfection des mains est fréquente et celle des oculaires après chaque passage de chaque famille.
Durant cet été, après une météo pas vraiment coopérative durant le mois de juillet, trois visites
publiques et trois visites privées ont pu avoir lieu en août.
Nuit des Etoiles 2020
Menée par des animateur-trice-s en grande forme, car bien rassasié-e-s par Alain Kohler qui a accueilli
l’équipe dans son chalet (merci Alain !), la Nuit des étoiles 2020 a pu avoir lieu le 25 juillet. La soirée
avait été reportée au samedi en raison de mauvaises conditions météorologiques le vendredi.
Cette année, en raison de la situation exceptionnelle, la Nuit des Etoiles des enfants, débutant
traditionnellement vers 18h, a été annulée.
D’autres ajustements organisationnels ont été apportés :
• Le nombre de participant-e-s a été limité à 32 et l’inscription était obligatoire
• des petits groupes familiaux ont été constitués
La soirée a débuté avec une brève présentation d’Alain Kohler sur le thème astronomique du moment :
la comète NEOWISE. Elle s’est poursuivie d’une magnifique manière, avec l’observation de la Lune, de
Jupiter et de Saturne. Mais aussi avec l’observation de la vedette NEOWISE, dont c’était les derniers
jours de visibilité.
Une partie des animateurs-trices de la Nuit des Etoiles au chalet d’Alain Kohler. De gauche à droite : Patrick, Fernand, Romaine et Alain. Et Annick derrière l’appareil.
Activités et visites
Activités passées de la SAVAR La traditionnelle poutze de l’observatoire a constitué la seule activité de la société en ces temps de
pandémie. Elle s’est déroulée entre les gouttes le matin du samedi 6 juin et a vu s’activer quatre
Savariens et une Savarienne. Les photos illustrent le fait SAVAR est un bel exemple du partage des
tâches ménagères entre les hommes et les femmes...
Une fois les tâches rondement et rapidement menées, les estomacs ont été bien remplis autour d’une
grillade canadienne.
Les Nettoyeurs de l’extrême. En haut à gauche : Damien, notre président. En haut à droite : Patrick, notre caissier. En bas à gauche : René, notre responsable de l’observatoire des visites publiques. En bas à droite, les mêmes avec Fernand, notre
secrétaire. Et Annick derrière l’appareil. De gauche à droite : Patrick, Fernand, Romaine et Alain. Et Annick derrière l’appareil.
Activités futures
La traditionnelle visite du planétarium couplée d’une raclette, deux conférences et une sortie hors murs
sont au programme des activités de la SAVAR jusqu’à la fin de l’année.
Animation au planétarium Le Dôme et raclette
Samedi 12 septembre 2020 à 11h
L’association Le Dôme accueille le 12 septembre les Savariens
et les Savariennes pour une visite au planétarium situé dans les
jardins du Lycée-Collège des Creusets. La visite sera suivie
d’une raclette.
Les inscriptions sont à faire jusqu’au 9 septembre auprès
de notre président, Damien Gollut, par mail
([email protected]) ou par message au 079 500 66 28.
Soirée d’observation hors murs à Saint-Luc
Samedi 17 octobre 2020 à 20h
Visite de l’observatoire de Saint-Luc sous la guidance experte de
Michaël Cottier et à la découverte de leur nouvel équipement.
Le rendez-vous est fixé à 19h45 à Saint-Luc sur le parking du
funiculaire.
Les inscriptions sont à effectuer jusqu’au jeudi 15 octobre auprès
d’Annick Clerc Bérod, par mail ([email protected]) ou par
message au 079 416 74 07.
En cas de mauvaises conditions météorologiques, la visite sera
annulée. Le 027 399 28 09 vous renseignera sur le maintien ou non de
la soirée le jour même dès 15h.
Conférences au Lycée-Collège des Creusets à Sion, à 19h30
Vendredi 25 septembre Cosmologie : un état des lieux sur l’énergie et la matière noires
Conférencier : Prof. André Maeder, Université de Genève
Vendredi 27 novembre Exoplanètes : nouveaux mondes extrêmes ou habitables ?
Conférencier : Dr David Ehrenreich, Observatoire de Genève
Activités et visites
La comète NEOWISE, vedette astronomique estivale
source : https://www.stelvision.com/astro/observez-comete-neowise-belle-surprise-de-lete/
La superbe comète NEOWISE a surgi sans prévenir cet été. Visible à l’œil nu, elle a
suscité l’enthousiasme des observatrices et observateurs.
Enfin une belle comète !
Depuis 1997 et la splendide comète Hale-Bopp, les amateurs de phénomènes célestes ont longtemps
guetté l’arrivée de nouvelles comètes spectaculaires. Mais les comètes visibles à l’œil nu ou avec une
petite paire de jumelles sont rares : la plupart ne sont visibles qu’avec un télescope et certaines
comètes annoncées comme prometteuses se sont avérées décevantes… Ainsi cette année, les
comètes C/2019 Y4 (ATLAS) et C/2020 F8 (SWAN) se sont désintégrées en arrivant près du Soleil
sans nous donner l’occasion de les admirer.
Mais à la fin de cet été, un autre petit astre glacé a surgi des confins du Système solaire et créé
l’enthousiasme des observateurs : C/2020 F3 (NEOWISE). Découverte le 27 mars 2020 par le
programme de recherche de la NASA Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer qui lui a
donné son nom, cette comète a été observable depuis l’hémisphère nord après son passage au plus
près du Soleil le 3 juillet 2020. Depuis cette date, les observateurs ont guetté son apparition au ras de
l’horizon nord nord-est en fin de nuit… et ils n’ont pas été déçus !
Le beau spectacle de la mi-juillet
La comète NEOWISE a été bien visible à l’œil nu à condition de disposer d’un ciel suffisamment
noir. Les jumelles ont révélé sa longue queue blanchâtre de poussières. L’ensemble occupait tout le
champ de vision de jumelles classiques, ce qui représentait environ 6° de taille angulaire soit 12 fois la
taille de la Lune !
Depuis la mi-juillet, la comète a pu être admirée dès le début de la nuit, au-dessus de l’horizon nord-
ouest, près de la constellation de la Grande Ourse. Au cours de la soirée, le mouvement apparent du
ciel entraînait alors la comète de plus en plus bas vers l’horizon nord, puis celle-ci remontait au-dessus
de l’horizon nord-est en fin de nuit.
Le mouvement propre de la comète n’a pas été perceptible en temps réel. Mais en observant la
comète plus d’une heure durant, on pouvait percevoir son léger mouvement si une étoile assez
brillante se trouvait à proximité de sa tête, servant ainsi de point de repère. Il était plus facile de
constater son déplacement de jour en jour sur le fond du ciel étoilé. NEOWISE gagnait ainsi chaque
soir un peu plus de hauteur après le coucher du Soleil, rendant son observation plus aisée au fil du
temps.
La comète s’est approchée de la Terre jusqu’au 22 juillet, c’est pourquoi elle a été aussi spectaculaire
à cette période. Mais en même temps, elle s’éloignait du Soleil et son éclat allait progressivement
baisser. NEOWISE est restée intéressante à observer jusqu’au début du mois d’août. Ensuite, son
éclat a été nettement moindre…
Un petit corps glacé, grand voyageur
Rappelons-le, cette comète spectaculaire n’est en fait qu’un minuscule corps glacé dont le diamètre a
été estimé à 5 km par la NASA. Il est entouré d’un halo appelé chevelure et prolongé par cette queue
spectaculaire, longue de plusieurs millions de kilomètres ! Elle est constituée de poussières éjectées
sous l’action du Soleil. Une seconde queue constituée de gaz ionisé bleuté est visible sur certaines
photos (mais très difficilement en observation directe).
Dernières nouvelles du cosmos
A son passage au plus près de la Terre le 22 juillet, la comète a été à une distance de 103 millions de
km. Elle est ensuite repartie aux confins du Système solaire, s’éloignant à près de 100 milliards de km,
pour ne revenir que dans 6’800 ans…
Un groupe de Savariens au rendez-vous
Un groupe de Savariennes et Savariens s’est rendu la nuit du 12 juillet à Ayent, sur une belle place
dégagée, dénichée par Alain Kohler afin d’observer et de photographier NEOWISE. Le spectacle fut
merveilleux, comme en témoignent les photos mises à disposition par leurs auteurs.
A gauche : Photo réalisée par Alain Kohler
A droite : Photo réalisée par René Lemoine
En haut : Photo réalisée par Vincent Savioz Au centre : à gauche, la photo intruse réalisée par Patrick Borgeaud avec vue sur la plaine du Chablais et à droite, photo réalisée par Annick Clerc Bérod
En bas : Photo de fin de nuit réalisée par Vincent Savioz
Les ondes gravitationnelles (5)
Par Gaétan Membrez
6.3. Dans la comprehension du fond diffus cosmologique et la preuve de la theorie de l’inflation cosmique
Le fond diffus cosmologique, aussi appelé rayonnement cosmique, est la première image de l’univers à
partir de photons que nous puissions avoir. (...) Dans les débuts de l’Univers, (...) la matière de
l’Univers était ionisée : au lieu d’être en orbite autour des noyaux, les électrons circulaient librement
entre eux 54
(appelé communément un plasma). Ce plasma était tellement dense que les photons ne
pouvaient pas s’en échapper. Lorsque l’Univers a 380'000 ans, il s’est suffisamment étendu, donc
refroidi (à 3'000 K) pour qu’électrons et protons se recombinent et forment des atomes d’hydrogène et
d’hélium. Désormais, les photons circulent librement : sans les particules chargées contre lesquelles ils
butaient constamment, ils peuvent enfin voyager en ligne droite. Depuis, 13,7 milliards d’années (13,8
aux dernières estimations) se sont écoulées et les photons en question ont vu, avec l’expansion
continue de l’Univers, leur température divisée par mille 56
(2,73 K). Cela veut dire qu’encore
aujourd’hui, l’Univers garde encore l’image des premiers photons qui ont pu s’échapper de la masse
opaque de l’Univers 380'000 ans après le Big Bang et que la longueur d’onde de ces photons s’est
élargie au fils des années. En 1948, 17 ans après que le chanoine et physicien Georges Lemaitre eut
énoncé sa théorie de l’atome primitif, qui deviendra la théorie du Big Bang, le fond diffus cosmologique
est pour la première fois évoqué dans les travaux des cosmologistes américains George Gamow,
Ralph Alpher et Robert Herman. C’est en 1964 dans les laboratoires Bell du New Jersey que les
scientifiques Arno Penzias et Robert Wilson (...) ont découvert que le ciel émettait un rayonnement
constant dans le domaine micro-ondes (rayonnements électromagnétiques de longueur d’onde (...)
approximativement dans la gamme de 30 centimètres (1 GHz) à 1 millimètre (300 GHz) (...)) du spectre
et ce dans toutes les directions, même si ce n’était pas le but initial de leur recherche. (La longueur
d’onde du rayonnement a pu être trouvée grâce à la loi de Wien dont voici l’équation simplifiée : 𝜆max
=2,898 10-3/T comme 𝑇 = 2,73 𝐾, 𝜆&no = 1,0615 ∙ 10-3 𝑚 = 1,0615 𝑚𝑚, mais ce chiffre reste une
estimation).
Ils recevront le prix Nobel de physique en 1978 mais aucun prix ne sera donné aux théoriciens. Au fils
des ans, grâce aux nouveaux observatoires spatiaux tel que WMAP, l’image du fond diffus
cosmologique a montré plus de détails mais le rayonnement est globalement uniforme.
Malheureusement, un rayonnement uniforme implique que l’Univers entier a
fondamentalement la même température 380'000 ans après le Big Bang, ce qui n’est pas ce à
quoi s’attendaient les cosmologistes. La théorie de l’inflation cosmique, proposée pour la
première fois par le physicien américain Alan Guth en 1979, est une tentative d’explication de
Travail de maturité
ce problème d’uniformité. Elle stipule qu’entre 10-35
et 10-32
secondes après le Big Bang,
l’Univers aurait (...) connu une phase d’expansion très violente qui lui aurait permis de grossir
d’un facteur considérable : au moins 1026 et probablement immensément plus (...) , ce qui
permet une répartition plus ou moins uniforme de l’énergie dans l’Univers et résout le
problème du fond diffus cosmologique. La théorie de l’inflation implique l’apparition d’ondes
gravitationnelles, appelées primordiales. Ces ondes gravitationnelles primordiales auraient eu
des effets sur le rayonnement du fond diffus cosmologique, elles auraient polarisé la lumière
circulairement (attention, il ne faut pas confondre les Breathing modes de la polarisation des
ondes gravitationnelles avec cette polarisation, la polarisation des Breathing modes concerne
les ondes gravitationnelles tandis que cette polarisation circulaire concerne la lumière).
Il y aurait donc en tout cas deux observations théoriques pour prouver la possible véracité de la théorie
de l’inflation : observer la polarisation circulaire de la lumière du fond diffus cosmologique et observer
directement les ondes gravitationnelles primordiales. En 2014, des scientifiques affirmaient avoir
détecté cette polarisation circulaire mais après quelques tests, il s’avère qu’il s’agissait de (...) l’effet
des poussieres galactiques sur le fond diffus cosmologique. Les ondes gravitationnelles, comme les
photons du fond fiffus cosmologique ont dû voir leur longueur d’onde augmenter à cause de
l’expansion de l’univers. Avec l’interféromètre spatial Lisa, nous espérons pouvoir détecter ce fond
d’ondes gravitationnelles primordiales car Lisa ira chercher des ondes gravitationnelles dans de plus
basses longueur d’ondes que LIGO et Virgo. Cependant, comme l’a dit dans l’interview le Professeur
Stéphane Paltani, nous ne savons pas vraiment à quoi va ressembler ce fond diffus d’ondes
gravitationnelles, ce qui rend son observation difficile et nous devrons d’abord comprendre le fond
stochastique (l’addition d’ondes gravitationnelles de tous les évènements astrophysiques qui en ont
produit après l’inflation, toutes les observations de LIGO et Virgo en font donc partie) pour l’extraire de
nos données afin qu’il ne nous reste plus que les données des ondes gravitationnelles primordiales.
C’est un peu comme si Lisa détecterait en permanence un bruit de fond qui obstruerait la possibilité de
détecter les ondes gravitationnelles primordiales. Si ce bruit de fond était modélisé et si Lisa trouvait
ces fameuses ondes gravitationnelles primordiales recherchées, alors la théorie de l’inflation gagnerait
en véracité et le fond diffus cosmologique, qui reste la preuve la plus solide de la théorie du Big Bang,
aurait peut-être résolu par preuve expérimentale son problème de contradiction entre prédiction et
observation.
6.4. Dans la recherche du graviton
Le graviton est une particule élémentaire hypothétique qui transmettrait la gravité (...).Trois des
quatre interactions fondamentales, l’interaction nucléaire forte, l’interaction nucléaire faible et
l’électromagnétisme sont expliqués par des particules élémentaires classés dans un « tableau » appelé
le modèle standard. La force gravitationnelle, quatrième interaction fondamentale, n’a pas
officiellement de particule élémentaire car le problème d’unification de la gravité quantique (une théorie
qui expliquerait la force gravitationnelle dans l’infiniment petit) avec la relativité générale d’Einstein n’a
pas été résolu. Le graviton est présent dans certaines théories d’unification comme la théorie des
cordes, ou il est posé comme un boson de jauge avec une masse nulle (en accord avec l’équation
d’Einstein E=mc2
qui implique que si une particule se déplace à la vitesse de la lumière, elle n’a pas de
masse). L’existence du graviton pourrait aussi être considéré comme un composant des ondes
gravitationnelles (...) , mais l’existence des ondes gravitationnelles n’implique pas forcément
l’existence du graviton. Avec le décalage d’environ deux secondes entre le signal
gravitationnel de GW170817 et son sursaut gamma, un des petits « extras » de ce resultat est
donc de mettre une borne sur la masse du graviton, et de confirmer ce a quoi on s’attendait en
theorie, c’est-a-dire que le graviton a une masse nulle, ou alors vraiment tres petite65
car
comme dit en section 6.1.1.2, la vitesse de propagation de la gravité (et donc théoriquement du
graviton) semble être la même que la vitesse de la lumière.
6.5. Dans la recherche de nouvelles dimensions spatiales
Dans la section 2.2.2), nous avons défini l’espace-temps avec trois dimensions spatiales et une
dimension temporelle qui colle totalement avec notre perception du monde. Introduire de nouvelles
dimensions spatiales serait totalement en désaccord avec le sens commun et notre capacité à voir et
ressentir le monde. C’est cependant ce qu’a introduit le physicien et mathématicien allemand Theodor
Kaluza en 1919 dans une théorie qui réussit à unifier électromagnétisme et gravitation (selon la
relativité d’Einstein) en reprenant les équations d’Einstein avec une dimension spatiale en plus. En
vertu de sa théorie, gravitation et électromagnétisme étaient toutes deux associées aux ondulations de
la structure de l’espace-temps (...) , donc théoriquement aux ondes gravitationnelles. La question à se
poser est ou se cachent ces dimensions. La réponse est dans l’infiniment petit. Améliorée par le
physicien suédois Oskar Klein en 1926, cette théorie, appelée aujourd’hui théorie de Kaluza-Klein,
stipule que (...) la structure spatiale de l’Univers peut présenter à la fois des dimensions étendues et
des dimensions enroulées Pour comprendre ce concept, il faut s’imaginer qu’en chaque point de
l’univers, il existe un cercle qui équivaut à une dimension repliée sur elle- même.
Il ne faut pas oublier cependant que ce schéma montre un univers en deux grandes dimensions
spatiales alors que le nôtre en a trois, que ces cercles seraient de taille 10-33
m et que ces cercles
décrivent (...) la structure spatiale de l’Univers lui-même, et pas d’un simple objet (...) qui existe au sein
de l’univers. En ajoutant une dimension à ces cercles, il est donc possible d’avoir un espace-temps à
cinq dimensions spatiales. Les cercles vont laisser place à des sphères ou des tores pour cet espace.
La théorie de Kaluza-Klein tomba dans l’oubli jusque dans les années 70 ou elle fut utilisée dans des
théories infructueuses jusqu’en 1984 ou la théorie des cordes fut écrite.
La théorie des cordes est une théorie qui tente d’unifier les quatre interactions élémentaires de la
physique : la gravité, l’interaction électromagnétique, l’interaction nucléaire forte et l’interaction
nucléaire faible. Je ne vais pas m’attarder sur l’explication de la théorie des cordes mais ce qu’il faut
retenir c’est qu’il existe plusieurs versions différentes de cette théorie, qu’elles font toutes entrer en
jeux des « cordes » dont les différents modes de vibration d’une corde permettent de produire les
différents types de particules qu’on trouve dans le modèle standard et qu’elles font intervenir des
espaces de 6, 7 ou 22 dimensions spatiales repliées sur elles-mêmes en plus des quatre dimensions
spatiales-temporelles habituelles. Pour mettre autant de dimensions spatiales repliées sur elles-mêmes
en tout point de l’univers, la théorie des cordes utilise des espaces de Calabi-Yau, dont une
représentation fidèle en deux dimensions est impossible. Malheureusement, tester l’existence de ces
dimensions supplémentaires requiert a priori un accélérateur de particules aussi grande que la galaxie.
Pour en revenir aux ondes gravitationnelles, la détection de certaines caractéristiques des ondes
gravitationnelles pourraient révéler l’existence de dimensions supplémentaires (...). Deux physiciens de
l’Institut Max-Planck de physique gravitationnelle ont mis en avant le fait que l’existence de dimensions
spatiales supplémentaires (...) conduisent à l’existence de modes de polarisations supplémentaires (les
Breathing modes vu en section 3.3.5) des ondes gravitationnelles. Comme dit en section 3.3.5, il serait
possible d’observer les Breathings modes avec les futurs interféromètres terrestres (actuellement, trois
interféromètres terrestres fonctionnels ne suffisent pas à les observer) si leur amplitude est observable
car nous ne connaissons pas encore l’ordre de grandeur de ces modes de polarisation. L’observation
de ces modes seraient une grande avancée en physique moderne car elles ne sont pas prédites par
les équations de la relativité générale, ce qui prouverait qu’en tout cas certains aspects de cette théorie
seraient à revoir. En revanche, observer ce mode ne serait sans doute pas encore une preuve
suffisante de l’existence des dimensions spatiales supplémentaires car des modifications des
équations de la théorie de la relativité générale ne supposant pas leur existence prédisent elles aussi
ce mode. Si nous arrivions donc à observer les Breathing modes et que les théories autres que la
théorie des cordes impliquant ces modes de polarisations étaient écartées, alors les ondes
gravitationnelles pourraient fournir une première preuve expérimentale de la théorie d’unification des
quatre interactions fondamentales la plus connue et étudiée.
7. Interview avec le professeur Stephane Paltani du departement d’Astronomie de l’Universite de Geneve
- Quel type de perturbations engendrent l’onde gravitationnelle ?
La forme de l’univers est générée par la densité d’énergie, qu’on appelle aussi gravité, et il va y avoir des ondes gravitationnelles dès qu’il y a un changement. Tant qu’il y a quelque chose de statique, il n’y a rien qui va se déformer mais s’il y a tout d’un coup un changement dans la géométrie, par exemple deux objets qui tournent l’un autour de l’autre ou une explosion d’une étoile mais qui n’est pas symétrique, alors il y aura un changement de gravité qui va se propager.
- Comment expliquerez-vous à quelqu’un ayant déjà certaines bases en physique mais
ne connaissant pas le calcul tensoriel l’équation de la propagation d’ondes
gravitationnelles dans le vide ?
Tout dépend du niveau d’explication. Si on veut vraiment expliquer le terme basique, ce sont les exponentielles. Les exponentielles avec un terme i sont des fonctions périodiques. Cela traduit une oscillation ; toutes les équations d’ondes s’écrivent de cette manière. En relativité générale, on décrit la géométrie de l’univers avec ce que l’on appelle la métrique. La métrique ne nous dit pas la forme globale, elle nous dit à quels endroits l’univers est courbé. La manière la plus simple de faire apparaitre les ondes gravitationnelles est de supposer que l’univers est statique et répond à une seule métrique, la métrique de l’univers vide (la métrique de Minkowski) et on va rajouter une toute petite perturbation. On va s’intéresser à la différence entre la métrique de l’univers vide et la métrique de l’univers perturbé
; c’est le terme hµv qui indique cette différence ; c’est un terme oscillant qui indique une propagation dans les 3 dimensions d’espace.
- Y-a-t’il une différence entre les équations prédites par Einstein et la réalité observée par nos interférometres ?
Il n’y aucune observation actuelle qui permettrait de mettre en doute la relativité générale comme l’a dit Einstein. L’observation typique d’onde gravitationnelle qui permettrait de contraindre la relativité générale est l’observation d’un pulsar. PSR1913+16 a été observé pendant des décennies et les résultats de perte d’énergie due aux ondes gravitationnelles ont été parfaitement compatibles avec la relativité générale. En 20-30 ans, nous n’avons relevé aucune déviation du pulsar par rapport à la théorie de relativité la plus simple, donc cela contraint très fortement les modèles de gravité.
- Comment confirmer le facteur 10-18 lié aux ondes gravitationnelles ?
En astrophysique, on fait des estimations, par exemple comprenant deux étoiles à neutrons tournant l’une autour de l’autre, et on va faire une prédiction de l’amplitude du signal qu’on détermine avec le facteur de « stretch » ou « étirement » en français et on s’aperçoit qu’il faut être capable d’atteindre des valeurs de ce genre là pour la détection car on ne s’attend pas à des signaux beaucoup plus fort que ceux-ci. Sur terre, il y a énormément de bruit provenant de différentes sources qu’on risque de détecter mais on essaie de caractériser ce bruit. On fait ce que l’on appelle un spectre du bruit pour connaitre la sensibilité des détecteurs. Il y a aussi d’autres manières de confirmer qu’il ne s’agit pas d’un bruit : LIGO possède deux détecteurs quasiment identiques, ce qui implique que si seulement un des deux détecteurs détecte quelque chose, on aura de la peine à y croire.
-Avez-vous entendu parler des nouvelles techniques pour les interférometres ? Par exemple, KAGRA et ses miroirs a 20 K ?
Oui, j’en ai entendu parler. Celui dont on entend un peu plus parler est le « Einstein Télescope ». Le problème est le bruit. Il faut trouver des méthodes pour réduire le bruit qui implique que tout ce qui se trouve dans « l’intervalle » du bruit n’est pas détectable. C’est vraiment de la technologie et on sort assez du cadre de l’astrophysique même si le but est astrophysique.
- Pensez-vous que les chercheurs arriveront a garder la stabilité nécessaire a LISA pour son bon fonctionnement ?
Lisa va être sur la même orbite que la terre, elle va tourner autour de l’orbite de la terre. Il y a deux très grosses difficultés. La première est de vérifier si la masse-test bouge ou pas. Au lieu de l’empêcher de bouger, on va mesurer si elle pousse le détecteur vers le haut, vers le bas, ... Il y a eu une mission qui s’appelle Lisa Pathfinder, la Suisse y a participé, qui avait pour but de tester la sensibilité de ses accéléromètres qui ont pour but de voir si la masse au centre bouge ou pas. Cette mission a été un énorme succès car on s’attendait à arriver à un niveau de bruit supérieur au niveau de bruit de Lisa. Ils ont réussi à atteindre un niveau de sensibilité en calibrant le tout qui devient meilleur que ce qu’il faut pour Lisa. Donc déjà maintenant, plus de 10 ans avant le lancement de Lisa, nous avons déjà des détecteurs qui ont la sensibilité nécessaire. Après il y a la question de garder l’alignement des trois « satellites » (ce ne sont pas vraiment des satellites car ils ne tournent pas vraiment autour de la terre) qui peuvent avoir une petite tolérance mais cela reste une question de dynamique de vol. L’autre grosse difficulté est le laser qui doit être assez puissant. Mais il a donc été montré que la plus grosse difficulté est sous contrôle.
- A quel point la récente découverte de la coalescence de deux étoiles a neutrons est-elle importante pour le monde scientifique ?
Il y a eu déjà la découverte des ondes gravitationnelles directes qui était déjà un évènement incroyable : c’est toute une théorie qui reçoit une confirmation très importante. La grosse différence avec l’évènement de cette fusion d’étoiles à neutrons est qu’on a réussi à l’observer avec d’autres télescopes. Le fait de pouvoir placer l’objet, de voir la distance, de voir dans quel type de galaxies il se situe, de voir qu’il est lié à une sorte de supernova et que ça ressemble à une sorte de sursaut gamma permet d’imbriquer pas mal de théories qui servaient à expliquer un certain nombre d’observations. Par analogie, si vous entendez un bruit, vous pouvez quand même faire pas mal de choses avec, mais si vous rajoutez l’image derrière, cela vous donne quasiment toute la réalité à laquelle vous pouvez accéder. Il y a aussi un nombre de chose qui découle du fait d’observer deux signaux différents. Si on regarde le délai qu’il y a entre les ondes gravitationnelles et les rayons gamma, on peut démontrer que les ondes gravitationnelles se déplacent à la vitesse de la lumière (la même vitesse que les photons gamma).
- Comment expliquer une telle différence entre les détections d’ondes gravitationnelles liés aux trous noirs a celle liée aux étoiles a neutrons ? (Par rapport au graphique)
Dans les deux cas, on a des phénomènes assez semblables d’objets qui tournent l’un autour de
l’autre. Le signal va être très petit et plus les objets sont proches, plus il augmente. Le signal est la
perte d’énergie du système. Ce signal existe depuis très longtemps. Avec Lisa, on s’attend à détecter
des objets comme GW150914 pendant plusieurs années, mais ce signal va être totalement identique
jusqu’à ce que tout d’un coup il va augmenter et faire le « shirp ». La question est à partir de quel
moment le signal est assez fort pour qu’on puisse le détecter. En fait, l’évènement des étoiles à
neutrons est beaucoup plus proche que les autres en distance. En termes d’évolution, tant que les
objets ne se touchent pas, c’est la même chose, que ce soit des trous noirs ou des étoiles à neutrons,
seulement dès que les étoiles à neutrons vont se toucher, pleins de mécanismes complexes à calculer
font que la croissance exponentielle du signal est coupée, disparait et continue d’osciller un moment
mais en descendant l’intensité.
- Pensez-vous que Virgo rattrapera un jour son « retard de sensibilité » face a LIGO ?
Virgo bénéficie des connaissances de LIGO, ce n’est pas une compétition, plus une émulation et les connaissances de LIGO vont leur permettre certainement de combler une partie du retard. LIGO ne reste pas non plus les bras croisés pendant ce temps-là et cherche encore à améliorer sa sensibilité mais à un moment donné il n’y aura plus vraiment de distinction quand on fera le Einstein Télescope qui va quelque part supplanter ces télescopes gravitationnels. Donc oui et non : quelque part Virgo n’atteindra jamais LIGO, mais à l’horizon de 10-15 ans, il y aura un nouveau télescope avec une sensibilité qu’on nous annonce bien meilleure.
- Pouvons-nous espérer la détection d’une supernova par nos interférometres actuels ? Si non, pouvons-nous l’espérer avec LISA ?
S’il y a une supernova qui explose à proximité, oui, mais je ne peux pas vous dire à quel niveau se trouve « à proximité ». Ce sont des choses que nous espérons aussi détecter avec Lisa.
8. Conclusion
Cette année 2018 a été une année « pause » de la détection d’ondes gravitationnelles, les interféromètres sont restés en révision pendant plusieurs mois. On peut néanmoins penser que l’année prochaine et les suivantes seront riches en détections car on sait maintenant que les évènements tels que la collision de trous noirs ou d’étoiles à neutrons ne sont pas si rares et nous avons les moyens de les détecter. Certains pourraient penser qu’il est dérisoire d’investir plus d’un milliard d’euros pour un projet comme Lisa par exemple, mais il faut rappeler que la technologie des interféromètres est depuis trois ans fructueuse et que les ondes gravitationnelles peuvent apporter des réponses significatives aux plus grandes énigmes de la physique.
Je pense que ce travail offre une vision précise de la détection d’ondes gravitationnelles et étendue de ses applications, ce qui était la problématique. Certes, le sujet n’est pas des plus simples, je ne m’en doutais pas avant d’avoir commencé à rédiger mais il ne m’a pas été trop difficile de me documenter car le sujet et la physique moderne me passionne. En plus de m’avoir beaucoup appris sur des aspects de la physique théorique et de l’Univers, ce travail m’a permis de visiter un haut lieu de la recherche scientifique et de questionner deux physiciens très réputés.
L’astronomie gravitationnelle a de beaux jours devant elle et j’espère que les interrogations posées sur les ondes gravitationnelles primordiales, le graviton et les dimensions spatiales supplémentaires trouveront une réponse d’ici 2034 avec le lancement de Lisa.
Retrouvez la fin de cet interview et les annexes à l’adresse suivante
http://www.savar.ch/les-ondes-gravitationnelles/
L’été se termine. Restez néanmoins sur votre balcon ou votre terrasse, et
cherchez et devinez ! (Source Hors-série Jeux Le Monde – Reponses dans le prochain bulletin…)
Autour des amas d’étoiles
Les amas d’étoiles regroupent des objets nés en même temps, qui se distinguent par leurs
localisations et parfois par leurs masses. Comme les étoiles les plus grosses évoluent plus rapidement
que les autres, les amas les plus anciens en comptent relativement moins que les assemblages les
plus jeunes.
On distingue trois catégories d’amas d’étoiles :
1. Les associations stellaires, qui sont des groupes d’étoiles dont les mouvements propres
démontrent une origine commune : contrairement aux amas galactiques ou globulaires, elles ne
sont pas liées entre elles par leur gravité. Ces associations sont souvent constituées d’étoiles super
géantes bleues très chaudes, massives et jeunes. On trouve ces associations dans le disque de
notre galaxie.
2. Les amas ouverts ou galactiques, qui se trouvent également dans ce disque. Ils comprennent entre
quelques centaines et quelques milliers d’étoiles ayant une origine commune, qui occupent un
volume dont les dimensions sont comprises entre 5 et 50 années-lumière. Les amas des Hyades et
des Pléiades sont de tels amas.
3. Les amas globulaires, qui sont certainement parmi les plus beaux objets que l’on puisse admirer
dans le ciel. Ce sont des structures très denses puisqu’entre plusieurs centaines de mille à un
million d’étoiles y sont concentrées sous la forme d’une gigantesque grappe dont la taille varie de
20 à quelques centaines d’années-lumière. Ils rassemblent des étoiles le plus souvent de couleur
rouge. On compte environ 200 structures de ce type, réparties de façon assez homogène tout
autour du centre de la Galaxie, dans ce que l’on appelle son halo, qui entoure uniformément son
disque.
La détermination de la couleur globale d’un amas d’étoiles fournit une indication sur son âge : les amas
les plus jeunes sont plutôt bleus alors que les amas les plus vieux présentent une dominante rouge.
Eurêka !
En cherchant à rendre symétrique la distribution des amas d’étoiles, l’astronome américain H. Shapley
découvrit en 1918 que :
1. L’Univers est en expansion
2. Notre Galaxie est une galaxie spirale
3. Le centre de notre Galaxie se trouve à une distance de 30'000 années-lumière de nous dans la
direction du Sagittaire
A vous de répondre
1. A quelle constellation appartiennes les amas des Hyades et des Pléiades ?
2. Pour quelle raison deux étoiles d’un même amas peuvent-elles avoir un aspect différent ?
Jouons un peu
Mots croisés
1 2
1. Action de se réunir 2. Qui a la forme d’une sphère 3. Aurore lumineuse diffuse 4. Relatif aux galaxies 5. Ensemble formé d’un grand nombre
d’astres, étoiles ou galaxies, appartenant à un même système
6. Filles du titan Atlas et nymphes des pluies
7. Eut à accomplir douze fameux travaux 8. Groupe de 7 poètes français de la
Renaissance 9. Objet plat de forme circulaire 10. Lié à la couleur des amas d’étoiles
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Réponses aux jeux du bulletin précédent
Qui suis-je ? La nébuleuse de l’Œil du Chat
Devinez ! Proposition 2
A vous de répondre ! 1. Dans environ 5 milliards d’années, la Terre se trouvera à l’intérieur du Soleil ou à sa périphérie.
2. Le Soleil deviendra-t-il une naine blanche dans environ 6 milliards d’années
3. Oui, en carbone et en oxygène
4. Les naines blanches sont si difficiles à observer car leur rayon n’est plus que le millième de celui des étoiles à partir desquelles elles évoluent.
5. Réponse B
Prochaines visites publiques à l’observatoire
Octobre : Le mardi 20 et le jeudi 22, à 19h30 Inscription obligatoire pour les visites publiques à l’office du tourisme d’Anzère via son site internet https://reservation.anzere.ch/soiree-astronomie-a-lobservatoire-darbaz.html
Pour toutes autres informations, consultez notre site internet : www.savar.ch
