LUC BLANCHET LAURÉAT DU GRAND PRIX « CNES ASTROPHYSIQUE ET SCIENCES SPATIALES » DE L'ACADÉMIE DES SCIENCES
Luc Blanchet © Jean Mouette IAP-CNRS-SU
Luc Blanchet est le premier lauréat du Grand Prix « CNES Astrophysique et Sciences Spatiales » de l'Académie des Sciences (nouvellement créé en 2018), pour ses travaux sur les ondes gravitationnelles et les expériences de physique fondamentale dans l’espace. La cérémonie de remise des prix aura lieu sous la coupole de l’Institut de France, le 20 novembre 2018.
Luc Blanchet est directeur de recherche de classe exceptionnelle en physique théorique au CNRS, et affecté à l'Institut d'astrophysique de Paris (CNRS, Sorbonne Université). Son activité de recherche concerne principalement la relativité générale et la théorie du rayonnement gravitationnel. Avec les premières détections d'ondes gravitationnelles émises par la coalescence de systèmes binaires compacts[1], les travaux théoriques menés depuis de nombreuses années par Luc Blanchet et ses collaborateurs (notamment Guillaume Faye, ainsi que leurs étudiants), ont été couronnés de succès (voir la Une précédente de l'IAP relatant la première détection historique du 14 septembre 2015).
Ces travaux théoriques sont basés sur l'approximation post-newtonienne de la relativité générale, qui consiste à ajouter des corrections à la théorie de Newton sous la forme d'une série en puissances d'un petit paramètre, qui est le rapport v/c entre la vitesse des corps sur leur orbite et la vitesse de la lumière. Les calculs post-newtoniens ont permis de déterminer le champ d'onde gravitationnelle émis par un système binaire compact jusqu'à l'ordre (v/c)7, au delà de la fameuse formule du quadrupôle d'Einstein[2] - un niveau d'approximation qui s'appelle l'ordre 3.5PN. Les ordres suivants, 4PN et 4.5PN, sont actuellement en cours d'analyse.
L'approximation post-newtonienne décrit de façon très précise les ondes gravitationnelles lors de la phase spiralante du système binaire compact, juste avant la fusion finale. Au moment de la fusion, l'approximation n'est plus valable et doit être remplacée par une intégration numérique des équations d'Einstein[3].
Les premières détections de trous noirs ont déjà permis de contraindre expérimentalement les paramètres de l'approximation post-newtonienne, qui sont en accord avec les prédictions théoriques. Mais les trous noirs étant relativement massifs, le nombre de cycles orbitaux avant la fusion finale est limité (typiquement une dizaine), la contrainte est donc faible. C'est avec la détection des ondes gravitationnelles dues à la coalescence d'un systèmes binaire d'étoiles à neutrons (voir la Une de l'IAP sur cet évènement extraordinaire du 17 août 2017), que les travaux post-newtoniens acquièrent toute leur importance. Pour ces systèmes, plusieurs milliers de cycles orbitaux sont mesurés, et les algorithmes de recherche et d'analyse du signal dans les détecteurs LIGO et VIRGO sont essentiellement basés sur les formules post-newtoniennes développées par Luc Blanchet et son équipe.
En plus de ses travaux sur les ondes gravitationnelles, Luc Blanchet s'intéresse aux tests expérimentaux de la relativité générale, et aux aspects théoriques des expériences spatiales telles que Microscope (test du principe d'équivalence en orbite terrestre par la mesure des accélérations gravitationnelles de deux masses de compositions différentes) et Pharao-ACES (horloge atomique placée dans la station spatiale internationale pour mesurer le décalage gravitationnel des fréquences, ou effet Einstein). Luc Blanchet est actuellement membre titulaire du Bureau des Longitudes ; il a été par ailleurs président du groupe de Physique Fondamentale du CNES.
Le Grand Prix CNES a été créé en 2018 pour l'Astrophysique et les Sciences Spatiales. Ce prix récompense une personne ou une équipe choisie par les académiciens et académiciennes de la section des Sciences de l'Univers, pour des travaux portant sur l'astrophysique et les sciences spatiales en général, de nature soit observationnels soit théoriques.
Liens
Le communiqué de presse annonçant la création du Grand Prix CNES en 2018 :
http://www.academie-sciences.fr/fr/Communiques-de-presse/le-cnes-et-l-academie-des-sciences-renouvellent-leur-convention-de-partenariat-et-creent-le-prix-cnes.html Les lauréats 2018 des Grands Prix de l’Academie des Sciences :
http://www.academie-sciences.fr/fr/Laureats/les-laureats-des-prix-2018.html
Notes
[1] Un système binaire en astronomie est un ensemble composé de deux étoiles liées par la force de gravitation, et qui sont donc en orbite autour de leur centre de gravité commun. Le système est compact lorsque sa taille est de l’ordre de grandeur de sa masse (multiplié par le facteur G/c2, où G est la constante de gravitation et c la vitesse de la lumière). Dans ce cas, le champ gravitationnel est intense, et les deux étoiles sont soit des étoiles à neutrons, soit des trous noirs.[2] Le terme dominant de l'onde gravitationnelle quand v/c est petit a une forme quadrupolaire (alors que l'onde électromagnétique est en général dipolaire), et elle est décrite par la formule du quadrupôle d'Einstein de 1918.
[3] Des méthodes telles que l'approche “effective-one-body” permettent d'interpoler de façon analytique entre le calcul post-newtonien et le résultat numérique, et sont utilisées dans l’analyse du signal des détecteurs pour les binaires de trous noirs.
Rédaction web : Valérie de Lapparent
Mise en page : Jean Mouette
Septembre 2018