dg2

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  1. Actualités de Curiosity - 2013

    Une table basse ? La limite de diffraction est aux alentours de 30 cm dans le visible, mais le bruit gyroscopique est peut-être une autre source de limitation (en tout cas, c'était le cas dans le temps pour l'observation de la Terre).
  2. Histoire de donner un sens à l'ordre de grandeur de la milliseconde qui a suscité un bien compréhensible "!" de surprise... Soit un TN de 5 masses solaires qu'on supposera sans rotation. Les calculs de relativité générale indiquent qu'un objet en orbite autour d'icelui va spiraler vers lui par émission d'ondes gravitationnelles, puis décrocher brutalement de son orbite quand le rayon d'icelle sera égal à trois fois celui du trou noir, moment où la vitesse de révolution sera de l'ordre de c / 2. D'après la troisième loi de Kepler, et en négligeant les corrections relativistes, la période orbitale T d'un objet dont l'orbite a un rayon a autour d'un objet de masse M est donnée par T2 / a3 = 4 π2 / G M . Quand a est égal à trois fois le rayon du trou noir de masse M et donc de rayon 2 G M / c2, on a a = 6 G M / c2 . Conséquemment, T = 12 sqrt(6) G M π / c3 . L'application numérique donne bien l'ordre de grandeur recherché : T = 2,3 ms . On vérifie au passage l'affirmation du début, à savoir que l'orbite est alors parcourue à une vitesse relativiste : la circonférence de ladite orbite est égale à 2 π a, dont on tire l'ordre de grandeur de la vitesse orbitale v = 2 π a / T = c / sqrt(6) , l'écart à la vitesse annoncé (c / 2) n'étant pas franchement délirant. Au passage, l'inverse de T est, à un facteur 2 près, la fréquence des ondes gravitationnelles émises, de l'ordre du kilohertz ou un ordre de grandeur de moins pour un système dix fois plus massif. On retrouve les valeurs annoncées depuis trois ans. Donc tout ceci est parfaitement cohérent. L'étoile à neutrons existe-t-elle toujours en tant que telle au moment où elle décroche de son orbite ? Il faut comparer le gradient du champ gravitationnel du TN sur le rayon R de l'étoile, soit, à la louche 2 G M R / a3 , à comparer avec celui de l'étoile à neutrons elle-même, de rayon R, donc et de masse m : G m / R2 . L'étoile survit jusque là si m / R3 > 2 M / a3 soit, pour un TN de 5 masses solaires, donc de 15 km de rayon et dont la dernière orbite stable a fait 45 km, 1,4 Msol / (10 km)3 > 10 Msol / (45 km)3 , L'application numérique donne bien 1,4 × 10-3 > 1,1 × 10-4 . C'est donc pendant la très courte phase de coalescence (moins d'une demi orbite) une fois que l'étoile à neutrons décroche de la dernière orbite stable qu'elle est détruite par les effets de marée, donc effectivement en moins d'une milliseconde. Ceci étant, c'est presque un coup de chance que l'étoile à neutrons soit détruite : si le trou noir est ne serait-ce qu'un ordre de grandeur plus massif, les effets de marée ne sont absolument pas suffisants avant la traversée de l'horizon pour la détruire, donc pas de contrepartie optique spectaculaire dans ce cas.
  3. Le terme (anglo saxon, bien sûr) de chirp, existe depuis belle lurette en électronique pour désigner ce phénomène (amplitude qui augmente avec la fréquence). Mais dans le cas qui nous intéresse, quand on transforme en ondes sonores le train d'ondes gravitationnelles de la coalescence de deux trous noirs, il est clair que ça ne tient pas vraiment du rossignol.
  4. En effet, grâce à des simulations numériques sur superordinateurs, il est possible de remonter de la forme de l'onde gravitationnelle aux caractéristiques des astres compacts qui l'ont produite lors d'une collision et d'une fusion. Inutile de sortir une telle artillerie lourde. L'observation "à l'oeil" du signal permet de déterminer la fréquence orbitale (moitié moindre que la fréquence des ondes gravitationnelles), et sa dérivée temporelle (la fréquence augmente avec l'intensité). Un raisonnement newtonien permet d'établir que la constante de temps qu'on en déduit est proportionnelle à une combinaison des deux masses, appelé masse de gazouillis (puisque c'est bien connu, le gazouillis du rossignol augmente en intensité et en fréquence). Si de plus le signal est plutôt symétrique, on sait que le rapport des deux masses est relativement proche de 1. Ces deux informations permettent de déterminer la masse des deux composantes. Même avec les incertitudes, il n'y a aucune difficulté à savoir si on est aux alentours de 1,5 masse solaire ou plus de 3. Déterminer plus finement les paramètres nécessite par contre des simulations assez lourdes.
  5. Le fait que le coeur métallique de la planète ait un très grand rayon (rapporté au rayon total) en comparaison des autres planètes plaide en effet pour que le manteau ait été perdu suite à un impact, mais cela ne dit rien sur l'état de ce coeur.
  6. En l'occurrence, pour les très grosses collaborations, c'est impossible, donc on liste par ordre alphabétique. Pour les collaborations de taille moyenne, on a des fois trois listes de noms, chacune triées par ordre alphabétique, en fonction de l'implication estimée des uns et des autres. Dans certains cas (mais est assez rare en A&A), et quand la liste ne dépasse pas la vingtaine d'auteurs, l'éditeur peut demander de faire apparaître un résumé sommaire de qui a fait quoi ("la partie I de ce papier a été faite par X, la partie II par Y", etc).
  7. La réponse se trouve sur la télémétrie du lancement : la vitesse horizontale de la fusée est relativement faible quand les fusées d'appoint se détachent car le début de l'ascension est vertical : inutile, voire impossible de prendre de la vitesse horizontale quand on n'est pas très au-dessus de l'atmosphère (c'est aussi une des raisons pour laquelle l'étage central ne pousse pas au maximum au début : prendre trop de vitesse sans l'altitude suffisante impose trop de contraintes mécaniques sur la fusée). Du coup, les fusées latérales reviennent quasiment à la verticale et de toute façon, à vide, il ne faut guère de carburant pour leur conférer la bonne vitesse. Pour l'étage central, la télémétrie toujours plus l'animation laisse à penser qu'une fois détachée, elle suit une trajectoire quasi balistique pour revenir sur la barge, positionnée au bon endroit. Pour se rendre compte à quel point l'engin accélère rapidement (donc à faible coût en carburant) quand il est presque à sec, regardez la télémétrie du second étage : lors de second allumage, il ne lui faut que 85s pour passer de 26000 à 36000 km/h, alors qu'au décollage (et certes avec une poussée non maximale), en 2 minutes 40, on a accéléré "que" de 6000 km/h... avec 26 moteurs de plus.
  8. Il me semble que pour l'heure, la configuration tout récupérable de la Falcon Heavy ne peut pas lancer deux satellites de 5t chacun en orbite géostationnaire. C'est sans doute un élément de réponse.
  9. C'est pire que ça, en fait, car on n'est pas en mode imagerie, mais en mode interférométrique. M87* n'est détecté que parce que la température de brillance (= le flux) est monstrueux aux longueurs d'ondes observées, ce qui permet l'observation des franges. Si à terme on dispose de beaucoup plus de surface collectrice, peut-être, mais je pense que pour l'heure, quelques AGN ou masers sont les seules autres sources envisageables.
  10. Oui, presque par définition : la longueur d'onde du maximum d'émission d'un émetteur non thermique est toujours supérieure à l'émission qu'aurait un corps noir avec le même flux (on est entre la tautologie et la lapalissade). Bien sûr, c'est vrai quand la fréquence où on évalue la température de brillance et proche du maximum d'émission.
  11. Brightness temperature, ou température de brillance = température d'un corps noir qui émettrait le flux mesuré à la longueur d'onde d'observation. Mais évidemment, le rayonne observé est du rayonnement synchrotron, donc rien à voir avec un corps noir. La plupart des émetteurs non thermiques ont une température de brillance bien plus élevée que leur vraie température.
  12. Bien sûr que non. Dans l'infrarouge, (2 microns, disons), et pour obtenir une image résolue à r = 50 microsecondes d'arc, il faut un diamètre de... D = lambda / r = 8 km
  13. Pas vraiment. Plus de télescopes permettent d'avoir plus d'information sur l'image (techniquement, plus de pixels dans sa transformée de Fourier), et à améliorer le rapport signal sur bruit (invisible sur l'image publié, mais sans doute pas si génial que ça) mais à part mettre mettre une constellation de radiotélescopes sur des orbites de plusieurs milliers de km au-dessous de l'ISS, voire sur la Lune (on peut rêver) il est difficile de gagner en résolution.
  14. Ce n'est pas la raison. La figure d'équilibre d'un astre sans rotation est une sphère, on le sait tous. S'il tourne sur lui même, il s'aplatit et devient un ellipsoïde de révolution, cf. Saturne. Mais cette configuration devient instable au-delà d'une certaine vitesse de rotation (qui dépend de la masse du rayon et du profil de densité), et elle se transforme en ellipsoïde triaxial. Du fait qu'il n'y a plus de symétrie axiale, un tel objet est source d'émission d'ondes gravitationnelle, qui vont ralentir sa rotation jusqu'à ce qu'il se réajuste en ellipsoïde de révolution. Ces histoires d'ellipsoïde triaxial ne sont pas une pure vue de l'esprit. Dans la vraie vie, près de chez nous, il y a au moins un corps qui a cette configuration d'ellipsoïde triaxial du fait de sa rotation rapide : il s'agit d'Hauméa, dont la courbe de luminosité est totalement incompatible avec un ellipsoïde de révolution. Mais bien sûr, lui n'émet rien de mesurable sous forme d'ondes gravitationnelles.
  15. Vitesse de la lumière

    En fait, même cette approche est problématique, pour plusieurs raisons. D'abord, si on se restreint à la vitesse de la lumière, il faut commencer par se demander à quelle vitesse on fait réellement allusion. S'agit-il de : celle qui intervient dans les transformations de Lorentz, qui intuitivement fixe la vitesse maximale des interactions causales celle qui intervient dans les lois de l'électromagnétisme, càd qui détermine la vitesse des ondes électromagnétiques celle qui intervient comme facteur de proportionnalité dans les équations de la relativité générale celle qui intervient dans la propagation des ondes gravitationnelles etc. Parler de "variation de la vitesse de la lumière" sans préciser/réaliser de quoi on parle, et par suite, sans préciser la cadre théorique dans lequel on se place ne permet pas de faire grand chose. Il est possible et même facile de fabriquer une théorie dans laquelle le c de l'électromagnétisme diffère de celui de la relativité restreinte : il suffi que le photon ait une masse, auquel cas il n'y a pas une (unique) vitesse de la lumière, mais une vitesse dépendant de la fréquence. On peut cependant avoir des situations où la vitesse de la lumière ne dépend pas de la fréquence, tout en différent de la valeur de la relativité restreinte, mais c'est significativement plus compliqué et le rapport des deux n'est que localement constant dépend alors du champ de gravité local. Il est aussi possible de fabriquer une théorie dans laquelle le c de l'électromagnétisme diffère de celui des ondes gravitationnelle, mais alors c'est une théorie bimétrique et c'est plus compliqué. A cela s'ajoute une seconde problématique à laquelle se heurte cette notion de variation. La vitesse de la lumière, dans son acception usuelle, c'est 299792458 m/s, mais qu'est-ce que signifierait le fait que cette valeur (numérique) varie ? Si on considère l'ancienne définition du mètre, à savoir l'écart séparant deux graduations dans une barre de platine iridié, on peut ramener la définition du mètre comme étant 1010 fois (peu importe le chiffre exact) la taille d'un atome de platine. Jusqu'ici, OK. Mais la seconde est définie par rapport à la fréquence d'un certain type de transition dans un certain type d'atome, et va donc, de près ou de loin, être déterminée par la constante de Rydberg... qui est exprimée en fonction de c (je vous laisse déterminer duquel c il s'agit dans la liste ci-dessus). En fait, même la définition du mètre dépend aussi de c, car le rayon de Borh, qui détermine la taille du nuage électronique, est in fine dépendant de la masse desdits noyaux, qui est déterminée à partir de calculs compliqués de QCD et où intervient inévitablement la vitesse de la lumière (enfin, l'une des). On peut prendre un exemple plus trivial : supposons que l'on utilise comme unité de longueur le Tourne, qui fait dans les 2 m, et comme unité de temps le Sol, environ 45 ans, soit, pour éviter les confusions, 45 révolutions de la Terre autour du Soleil. c vaut, dans ces unités, un truc du genre 2,13x1017 Tourne.Sol-1. Sauf que dans un an (= une révolution terrestre plus tard), c vaudra plus, dans les 2,18x1017 Tourne.Sol-1. La raison de cette variation est simple : ce sont les étalons de mesure qui ont varié au cours du temps (la taille et l'âge de notre cher @Tournesol, si ça n'était pas déjà évident). Bref, parler de la variation d'une constante dimensionnée est en général une vaste blague car il est difficile de savoir de quoi on parle : de la quantité elle-même, ou des étalons d'unités dans laquelle elle est exprimée ? Ce qui a plus souvent un sens, c'est de parler de la variation éventuelle de quantités adimensionnelle, souvent (mais pas toujours), de rapports de quantités de même dimension. Un exemple simple simple est le rapport de masse du proton à l'électron. Celui intervient dans le rapport des fréquences des raies Lyman-alpha (ou n'importe quelle autre raie) entre l'hydrogène et le deutérium. Pour un système suffisamment propre genre un quasar avec strictement rien sur la ligne de visée, on peut observer la raie Lyman-alpha du deutérium, et même si la raie Lyma-alpha de l'hydrogène est complètement saturée, on peut observer une autre raie de Lyman (delta, epsilon, etc) de l'hydrogène, et vérifier que le rapport de fréquence des raies est bien celui observé en laboratoire, ce qui contraint les éventuelles variations de ce rapport de masse... à supposer que celui-ci soit le seul qui intervienne dans ce problème (ce qui, hélas, n'est pas le cas). Au final, la question initiale de ce fil peut se reformuler en se demandant si on sait dans quelle mesure les lois de la physique ont varié depuis le Big Bang. Que ce soient des mesures locales (l'étude des produits de fission du réacteur nucléaire naturel d'Oklo, qui a fonctionné il y a 1,8 milliard d'années), au sein du Système solaire (la strcture d'interne actuelle du Soleil prédite à partir d'un Soleil vieux de 4,567 milliards d'années), les spectres des quasars (z = 1 à 3, disons), le fond diffus cosmologique (380 000 ans après le Big Bang) ou la nucléosynthèse primordiale (entre 1 s et 30 minutes après le Big Bang), il n'y a rien qui indique, avec des limites supérieures très fortes (genre, de mémoire, 10-5 pour la variation relative dans la constante de structure fine), la moindre variation des lois physique. Cela n'assure pas qu'il n'y en ait pas eu, mais cela exclut de façon à peu près certaine que celles-ci aient été suffisamment fortes pour altérer notablement l'évolution de l'Univers.