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Turbulence d’ondes gravitationnelles et Univers primordial

Sébastien Galtier (Laboratoire de Physique des Plasmas, Ecole Polytechnique)
When May 28, 2018
from 11:00 AM to 12:00 PM
Where Amphi. Schrödinger
Attendees Sébastien Galtier
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Le 11 février 2016 est une date qui restera gravée dans l’histoire de l’astronomie avec l’annonce officielle par les laboratoires LIGO et Virgo de la première observation directe d’une onde gravitationnelle (OG). Il s’agit de la fusion de deux trous noirs en un plus gros trou noir de masse toutefois inférieure à la somme des deux masses initiales. La différence – environ trois fois la masse du Soleil – a été transformée en rayonnement d’OG. D’autres sources d’OG sont attendues: par exemple, l’Univers très primordial (avant, pendant et après l’inflation cosmologique) a le potentiel de générer de puissantes OG pour lesquelles les effets non-linéaires ne seraient pas négligeables.

Dans ce séminaire, je présenterai la théorie de la turbulence d’ondes gravitationnelles dans laquelle nous avons étudié le comportement non-linéaire d'un ensemble aléatoire d’OG de faibles amplitudes [1]. Cette théorie est basée sur les équations de la relativité générale: nous avons considéré un espace-temps plat avec de petites perturbations de la métrique. Alors qu’au niveau linéaire nous obtenons les OG, au niveau non-linéaire nous montrons la présence d’une double cascade de la métrique espace-temps. La cascade directe est limitée par l'échelle de Planck en dessous de laquelle les équations de relativité générale deviennent invalides. La cascade inverse est explosive avec en principe la possibilité d'exciter des fluctuations à une échelle infinie en un temps fini. Cependant, le mécanisme décrit s’arrête à l'échelle où la turbulence devient forte. Je montrerai des simulations numériques pour illustrer le mécanisme de cascade inverse. Enfin, je discuterai des conséquences potentielles de ce régime de turbulence pour la cosmologie (inflation, turbulence autour des trous noirs).

[1] Galtier S. & Nazarenko S.V., Phys. Rev. Lett. 119, 221101, 2017

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