Journée
"Détection et ondes gravitationnelles"
11 octobre 2017

Résumé
Suite à la première détection directe d'une onde gravitationnelle réalisée par la collaboration LIGO-Virgo le 14 septembre 2015, un nouveau type d'astronomie est né. Cette nouvelle astronomie observe les infimes déformations de l'espace-temps et non plus seulement la lumière des étoiles. Après un rappel de ce que sont les ondes gravitationnelles et du principe de fonctionnement des détecteurs interférométriques, cette conférence fera un rappel historique des efforts constants réalisés depuis plus de 50 ans pour construire des détecteurs toujours plus performants. Seront ensuite décrit les bruits qui limitent ces détecteurs et comment des signaux d'onde gravitationnelle ont finalement pu être extraits de ces bruits et être identifiés comme tels.

Résumé
Les détecteurs de la collaboration LIGO/VIRGO ont détecté les signaux d'ondes gravitationnelles émises lors de la collision et la fusion de deux trous noirs à distances astronomiques. Les travaux théoriques et numériques sur le problème à deux corps en relativité générale jouent un rôle crucial pour déchiffrer et interpréter les signaux gravitationnels, et pour mesurer avec grande précision les masses et spins des trous noirs. Dans cet exposé nous présenterons l'état de l'art sur les méthodes analytiques post-newtoniennes appliquées au problème de la forme d'onde gravitationnelle des binaires compactes spiralantes. En particulier nous parlerons des travaux récents sur l'approximation 4PN qui est la plus poussée actuellement.

Résumé
Les techniques d'analyse mises en oeuvre pour les premières observations d'ondes gravitationnelles reposent pour part sur deux grandes familles d'approches. La première, faisant l'hypothèse d'un modèle de chirp paramétré, est de type filtrage adapté. La deuxième, sans modèle a priori, est basée sur l'idée d'un excès local d'énergie dans le plan temps-fréquence. On discutera de deux variantes possibles à ces approches, opérant toutes deux directement dans le plan temps-fréquence. L'une (d'inspiration déjà ancienne) revisite le filtrage adapté en termes d'exploration de trajectoires dans le plan. L'autre (plus récente) est basée sur les zéros d'un spectrogramme. Les observations pré-filtrées de GW150914 serviront d'exemples d'illustration.

Résumé
La détection et l'analyse des chirps est l'une des questions majeures en traitement du signal. Nous revisiterons l'histoire de l'analyse temps-fréquence en suivant ce fil directeur, depuis les travaux fondateurs de Gabor, le blocage créé par le théorème de Balian-Low (interdisant l'existence de bases bien localisées simultanément en temps et en fréquence), le chemin imaginé par K. Wilson pour s'affranchir de cette difficulté, et enfin les "bases de Wilson". Nous verrons pourquoi leurs propriétés mathématiques les rendent particulièrement bien adaptées à la détection des ondes gravitationnelles. Nous explorerons leurs variantes (bases de Malvar et bases adaptatives) et les divers utilisations de ces dernières. Nous reviendrons ensuite aux différents types de chirps qui ont été introduits tant en mathématiques é qu'en traitement du signal, en examinant quelles décompositions (temps-fréquence, temps-échelle, ou une solution mixte) sont le mieux adaptées à leur analyse.

Résumé
Les résultats obtenus par LIGO et Virgo s'appuient sur un éventail de procédures d'analyse de données afin d'extraire le signal du bruit et d'inférer les propriétés de la source astrophysique. Nous en donnerons une vue d'ensemble, en nous intéressant en particulier aux traitements en ligne qui permettent un suivi ultérieur par d'autres instruments dans le spectre électromagnétique ou neutrino.