Ondes gravitationnelles
Selon la théorie de la Relativité Générale d’Einstein lorsque
deux masses sont en mouvement il doit se former une déformation
de l’espace-temps qui va pouvoir se propager sur de très grandes
distances que l’on nomme les ondes gravitationnelles.
Toutefois les amplitudes de ces déformations sont tellement faibles
que les sources les plus intenses en onde gravitationnelle sont les
objets astrophysiques les plus denses comme les étoiles à neutrons ou
les trous noirs. Pour détecter ce phénomène il faut utiliser les technologies
de pointes dans le domaine de la métrologie pour espérer être sensible à
leur passage sur Terre. Cet effort est en cours depuis maintenant plus de 50 ans
et nous commençons seulement à atteindre des sensibilités d’instrument suffisantes
pour espérer détecter les ondes gravitationnelles émises par les phénomènes les
plus violents de l’Univers comme les effondrements d’étoiles ou la coalescence de trous noirs.
La technique de détection la plus utilisée (et la plus sensible) est basée sur
l’utilisation d’interféromètres géants de type Michelson. Plusieurs instruments
existent aux Etats-Unis et en Europe et permettent d’atteindre des sensibilités
relatives (ΔL/L) de l’ordre de 10-21.
Je commencerai par une présentation rapide du cadre théorique et historique des
ondes gravitationnelles et des différentes sources pouvant être détectées par les
instruments actuels. Je présenterai ensuite plus en détails les instruments actuels
et les aspects technologiques nécessaires pour leur fonctionnement. Je présenterai
ensuite quelques uns des résultats les plus significatifs obtenus avec la première
génération d’interféromètre.
Je finirai par montrer les évolutions instrumentales en cours mais aussi les
nouveaux types d’instruments développés pour la détection dans une grande gamme
de fréquence des ondes gravitationnelles.
- Pour entrer dans le sujet avec le journal du CNRS Images de la Physique 2010,
http://www.cnrs.fr/publications/imagesdelaphysique/couv-PDF/IdP2010/03_Virgo_Laser.pdf
- Eric Gourgoulhon, Des ondes gravitationnelles pour scruter le cosmos, Pour la science, numéro 326 (décembre 2004),
http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/f/fiche-article-des-ondes-gravitationnelles-pour-scruter-le-cosmos-21847.php
- Peter Shawhan, La détection des ondes gravitationnelles, Dossier Pour la science, N° 45 (2004) ,
http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/f/fiche-article-la-detection-des-ondes-gravitationnelles-22331.php
- Pascaline Minet, Les nouveaux détecteurs d’ondes gravitationnelles, La Recherche, numéro 466 (2012),
http://www.larecherche.fr/physique-du-xxie-siecle/nouveaux-detecteurs-ondes-gravitationnelles-01-07-2012-91352
Après des études de physique fondamentale à l’Université Paris 7 Denis Diderot,
j’ai soutenu une thèse en 2004, sur les analyses des premières données du réseau
de télescopes pour l’astronomie gamma de très hautes énergies (> 100 GeV) H.E.S.S..
À la suite de cette thèse je fus recruté au CNRS pour intégrer le groupe Virgo au
Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire d’Orsay (LAL). Le but de cette expérience
est de détecter les ondes gravitationnelles prédites par la théorie de la Relativité
Générale d’Einstein. Cet instrument, fruit d’une collaboration européenne depuis 1990,
est un interféromètre kilométrique de Michelson, seul à même d’atteindre les sensibilités
nécessaires pour détecter les ondes gravitationnelles émises par les phénomènes les
plus violents de l’Univers comme les explosions d’étoiles.
Je suis également responsable d’une plateforme de tests au LAL reproduisant
les dynamiques des miroirs attendus pour la prochaine génération d’interféromètres.