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Introduction à la Détection des Ondes Gravitationelles Ronald W. Hellings Montana State University et NASA Atelier Pulsars IAP Paris 1/16/06.

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1 Introduction à la Détection des Ondes Gravitationelles Ronald W. Hellings Montana State University et NASA Atelier Pulsars IAP Paris 1/16/06

2 lespace Quest-ce quune onde gravitationelle? Analogie en 2 dimensions mouvement dans cette dimension est sans signification 2 masses libres Les masses se poursuivent avec des lasers

3 Londe gravitationelle est une onde de courbure chaque tranche est une section dun arc de rayon constant

4

5 les masses libres restent fixées à leurs points coordonnés Pendant que londe gravitationelle passe à travers lespace... pendant que la distance entre les deux

6 croit à cause de lespace supplémentaire dans londe de courbure. Le signale laser couvre davantage de distance et subit un retard

7 Pourquoi une onde gravitationelle est-elle une déformation de lespace? les points proches ont peu despace injecté les points plus éloignés ont plus despace injecté

8 Ondes Gravitationelles Quadrupolaires un circle de masses dépreuve libres h+h+ plus déspace moins déspace

9 Ondes Gravitationelles Quadrupolaires un circle de masses dépreuve libres h

10 Lets do the math

11 Géometrie terre onde plane polarisation élliptique angle de polarisation vecteur de propagation pulsar s

12 Le Tenseur Métrique dOnde Gravitationelle e.g. choisir laxe z dans la direction de et laxe x pour que = 0. Alors

13 Le chemin du signal radio depuis le pulsar jusquà la terre est un chemin null, donc Approximer et intégrer oùoù

14 h ij est une onde, donc et Le changement de distance est proportionnel à lintégral de lamplitude de londe. réception est à émission est à

15 Trouvons, par contre, un observable proportionnel à londe Les ondes gravitationelles sont proportionelles à la dérivée temporelle des résidus des temps darrivée. Mais... dans la limite dondes longues ( >s), etou VIRGO bande basse-fréquence de LISA en prennant la dérivée de

16 La Limite Pulsar ~1000 ans maintenant Chaque pulsar dans chaque direction a un signale de chronométrage correllé grace à ce term. Ceci permet une analyse de corrélation pondérée dutiliser de façon optimalle les données de pulsars multiples.

17 La partie corréllée du bruit de chronométrage Pour le pulsar n dans la direction s n, on peut écrire (Ceci généralise le resultat de Hellings & Downs, 1983, qui a supposé les ondes gravationelles plane-polarisées.)

18 La corrélation des données de 2 pulsars produira Donc oùoù *calcul de Rick Jenet

19 LAnalyse des Données Les Données Poids Effectif Autocorrélation de h

20 Le Spectre des Ondes Gravitationelles Type Bande Temps dobservation SourcesInstrument HF 10 Hz 1000 Hz étoiles compactes barres, VIRGOs MF 0.1 Hz 10Hz 10 mHz 1 nHz 10 Hz 1 nHz 0 Hz etoiles compactes binaires MAGGIE, lunar LIGO LF binaires SMBHs LISA 1 jour quelques jours 1 année VLF ULF 1 vie astrophysique cosmique Pulsars photos seulement structure cosmique COBE, MAP Planck, etc.


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