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

Qu’est-ce qu’une onde gravitationelle? l’espace Analogie en 2 dimensions mouvement dans cette dimension est sans signification 2 masses libres Les masses se poursuivent avec des lasers

L’onde gravitationelle est une onde de courbure chaque tranche est une section d’un arc de rayon constant

Pendant que l’onde gravitationelle passe à travers l’espace... les masses libres restent fixées à leurs points coordonnés pendant que la distance entre les deux

croit à cause de l’espace supplémentaire dans l’onde de courbure. Le signale laser couvre d’avantage de distance et subit un retard

Pourquoi une onde gravitationelle est-elle une déformation de l’espace? les points proches ont peu d’espace injecté les points plus éloignés ont plus d’espace injecté

Ondes Gravitationelles Quadrupolaires un circle de masses d’épreuve libres h+ plus d’éspace moins d’éspace

Ondes Gravitationelles Quadrupolaires un circle de masses d’épreuve libres h

Let’s do the math

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

Le Tenseur Métrique d’Onde Gravitationelle e.g. choisir l’axe z dans la direction de et l’axe x pour que  = 0. Alors

Le chemin du signal radio depuis le pulsar jusqu’à la terre est un chemin null, donc Approximer et intégrer où

hij est une onde, donc réception est à émission est à et Le changement de distance est proportionnel à l’intégral de l’amplitude de l’onde.

Trouvons, par contre, un observable proportionnel à l’onde en prennant la dérivée de Les ondes gravitationelles sont proportionelles à la dérivée temporelle des résidus des temps d’arrivée. Mais... dans la limite d’ondes longues (>s), et ou VIRGO bande basse-fréquence de LISA

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

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

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

L’Analyse des Données Les Données Poids Effectif Autocorrélation de h

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