Les ondes gravitationnelles sont apparemment des choses diaboliquement difficiles à modéliser avec les équations de champ d'Einstein, car elles sont très dynamiques et non symétriques. Traditionnellement, la seule façon de se rapprocher de la prévision des effets probables des ondes de gravité était d'estimer les paramètres d'équation d'Einstein requis en supposant que les objets à l'origine des ondes de gravité ne généraient pas eux-mêmes de forts champs de gravité - et ne se déplaçaient pas à des vitesses n'importe où près de la vitesse de la lumière.
Le problème est que les objets candidats les plus susceptibles de générer des ondes de gravité détectables - des étoiles à neutrons binaires proches et des trous noirs en fusion - ont exactement ces propriétés. Ce sont des corps très compacts et très massifs qui se déplacent souvent à des vitesses relativistes (c'est-à-dire proches de la vitesse de la lumière).
N'est-il pas étrange alors que l'approche «guesstimate» décrite ci-dessus fonctionne réellement avec brio pour prédire les comportements des binaires massifs proches et la fusion des trous noirs. D'où un article récent intitulé: Sur l'efficacité déraisonnable de l'approximation post-Newtonienne en physique gravitationnelle.
Donc, tout d'abord, personne n'a encore détecté d'ondes de gravité. Mais même en 1916, Einstein a considéré leur existence probable et a démontré mathématiquement que le rayonnement gravitationnel devrait se produire lorsque vous remplacez une masse sphérique par un haltère rotatif de la même masse qui, en raison de sa géométrie, générera des effets de flux et de reflux dynamiques sur l'espace-temps comme il tourne.
Pour tester la théorie d'Einstein, il est nécessaire de concevoir un équipement de détection très sensible - et à ce jour toutes ces tentatives ont échoué. De nouveaux espoirs reposent désormais en grande partie sur l'antenne spatiale de l'interféromètre laser (LISA), qui ne devrait pas être lancée avant 2025.
Cependant, en plus d'un équipement de détection sensible comme LISA, vous devez également calculer quel type de phénomènes et quel type de données représenteraient la preuve définitive d'une onde de gravité - c'est là que toute la théorie et les mathématiques nécessaires pour les déterminer attendu est vitale.
Initialement, les théoriciens ont élaboré un post-newtonien (c'est-à-dire l'ère Einstein) approximation (c.-à-d. estimation approximative) pour un système binaire rotatif - bien qu'il ait été reconnu que cette approximation ne fonctionnerait efficacement que pour un système à faible masse et faible vitesse - où tout effet relativiste et de marée compliquant, résultant de la gravité propre et des vitesses des objets binaires eux-mêmes, pourraient être ignorés.
Puis est venue l'ère de la relativité numérique où l'avènement des supercalculateurs a permis de modéliser réellement toute la dynamique des binaires massifs proches se déplaçant à des vitesses relativistes, tout comme la façon dont les supercalculateurs peuvent modéliser des systèmes météorologiques très dynamiques sur Terre.
Étonnamment, ou si vous aimez déraisonnablement, les valeurs calculées à partir de la relativité numérique étaient presque identiques à celles calculées par l'approximation post-newtonienne supposée complexe. L'approche post-newtonienne n'est pas censée fonctionner pour ces situations.
Tout ce qui reste aux auteurs, c'est la possibilité que le décalage vers le rouge gravitationnel rend les processus proches d'objets très massifs plus lents et gravitationnellement plus faibles pour un observateur externe qu'ils ne le sont réellement. Cela pourrait - en quelque sorte, en quelque sorte - expliquer l'efficacité déraisonnable ... mais seulement en quelque sorte, en quelque sorte.
Lectures complémentaires: Will, C. Sur l'efficacité déraisonnable de l'approximation post-newtonienne en physique gravitationnelle.
