Fond d'onde gravitationnelle - Gravitational wave background

Le fond d'onde gravitationnelle (également GWB et fond stochastique ) est un signal d' onde gravitationnelle aléatoire potentiellement détectable par des expériences de détection d'ondes gravitationnelles. Le bruit de fond étant censé être statistiquement aléatoire , il n'a encore fait l' objet de recherches qu'en termes de descripteurs statistiques tels que la moyenne , la variance , etc .

Sources d'un fond stochastique

Plusieurs sources potentielles de bruit de fond sont émises dans diverses bandes de fréquences d'intérêt, chaque source produisant un bruit de fond avec des propriétés statistiques différentes. Les sources du fond stochastique peuvent être largement divisées en deux catégories : les sources cosmologiques et les sources astrophysiques.

Sources cosmologiques

Les arrière-plans cosmologiques peuvent provenir de plusieurs sources de l'univers primitif. Quelques exemples de ces sources incluent les champs scalaires (classiques) variant dans le temps dans l'univers primitif, les mécanismes de "préchauffage" après l' inflation impliquant le transfert d'énergie des particules d'inflaton à la matière régulière, les transitions de phase dans l'univers primitif (comme la transition de phase électrofaible ), cordes cosmiques , etc. Bien que ces sources soient plus hypothétiques, la détection d'un bruit de fond à partir d'elles serait une découverte majeure de la nouvelle physique. La détection d'un tel fond inflationniste aurait un impact profond sur la cosmologie de l' univers primitif et sur la physique des hautes énergies .

Sources astrophysiques

Un arrière-plan astrophysique produit par le bruit de confusion de nombreuses sources astrophysiques faibles, indépendantes et non résolues. Par exemple, le fond astrophysique des fusions de trous noirs binaires de masse stellaire devrait être une source clé du fond stochastique pour la génération actuelle de détecteurs d'ondes gravitationnelles au sol. Les détecteurs LIGO et Virgo ont déjà détecté des événements d'ondes gravitationnelles individuelles à partir de telles fusions de trous noirs. Cependant, il y aurait une grande population de telles fusions qui ne pourraient pas être résolues individuellement, ce qui produirait un bourdonnement de bruit d'aspect aléatoire dans les détecteurs. D'autres sources astrophysiques qui ne peuvent pas être résolues individuellement peuvent également former un arrière-plan. Par exemple, une étoile suffisamment massive au stade final de son évolution s'effondrera pour former soit un trou noir, soit une étoile à neutrons - lors de l'effondrement rapide au cours des derniers instants d'un événement explosif de supernova , ce qui peut conduire à de telles formations, des ondes gravitationnelles peut théoriquement être libéré. De plus, dans les étoiles à neutrons en rotation rapide, il existe toute une classe d'instabilités provoquées par l'émission d'ondes gravitationnelles.

La nature de la source dépend également de la bande de fréquence sensible du signal. La génération actuelle d'expériences au sol comme LIGO et Virgo est sensible aux ondes gravitationnelles dans la bande de fréquences audio entre environ 10 Hz et 1 000 Hz. Dans cette bande, la source la plus probable du fond stochastique sera un fond astrophysique provenant de fusions binaires de trous noirs et d'étoiles à neutrons et de masse stellaire.

Détection

Le 11 février 2016, les collaborations LIGO et Virgo ont annoncé la première détection et observation directe d'ondes gravitationnelles, qui a eu lieu en septembre 2015. Dans ce cas, deux trous noirs étaient entrés en collision pour produire des ondes gravitationnelles détectables. C'est la première étape vers la détection potentielle d'un GWB.

Voir également

Les références

Liens externes