Luis Lehner élu membre de l’ISGRG


Les travaux de Luis Lehner, professeur à l’Institut Périmètre, lui ont valu la reconnaissance de la Société internationale de la relativité générale et de la gravitation (ISGRG).

Société internationale de la relativité générale et de la gravitation (ISGRG) « pour ses contributions à la physique gravitationnelle informatique, notamment dans les domaines des systèmes compacts et de leurs signaux gravitationnels et électromagnétiques, ainsi que de la gravitation dans des dimensions supplémentaires » [traduction].

M. Lehner a commenté la nouvelle en ces termes : « C’est un honneur agréable pour quelque chose que je fais avec passion. L’étude de la gravitation connaît des moments excitants, qui le seront encore davantage dans les années à venir grâce à des expériences qui ouvrent de nouvelles fenêtres sur notre univers – tant à grande échelle qu’en laboratoire. La compréhension de phénomènes caractérisés par une forte gravité joue un rôle fondamental dans cette recherche. » [traduction]

Luis Lehner a fait œuvre de pionnier dans l’étude du fonctionnement de la gravité dans des conditions extrêmes telles que les trous noirs ou les étoiles à neutrons. Ces situations sont cruciales pour comprendre la naissance et la croissance des trous noirs et des galaxies, de même que les événements qui dégagent une énergie spectaculaire dans notre univers. Grâce aux recherches holographiques, elles jettent également un éclairage important sur les phénomènes en régime de couplage fort.

M. Lehner et ses collaborateurs ont réalisé plusieurs percées : première étude de la dynamique de la fusion d’étoiles à neutrons magnétisées (2008); première simulation des répercussions d’un trou noir subissant un effet de recul sur les disques d’accrétion qui l’entourent (2009); première étude des effets d’un trou noir binaire sur les champs électromagnétiques et sur le plasma environnant (2010); résolution d’un problème de longue date sur le sort final des « cordes noires », les cousins des trous noirs dans un nombre plus élevé de dimensions (2010); premières études du rôle des champs magnétiques globaux dans la production des contreparties électromagnétiques des événements donnant de fortes ondes gravitationnelles (2012).

Luis Lehner a beaucoup travaillé sur les « systèmes binaires » formés de deux corps ayant une forte gravité, par exemple des trous noirs ou des étoiles à neutrons, en s’intéressant aux interactions entre leurs deux composantes et à l’évolution de tels systèmes. À l’aide d’ordinateurs de grande puissance, M. Lehner et ses collègues ont mis au point de nouvelles méthodes d’étude et, ce qui est crucial, de détection de signaux observables de puissants événements cosmiques dans ces systèmes.

Selon la théorie de la relativité générale d’Einstein, les interactions d’objets massifs comme les trous noirs devraient produire de fortes ondes gravitationnelles. Par contre, de telles ondes n’ont jamais été détectées (comme la gravité est de loin la plus faible des forces fondamentales, on s’attend à ce que les signaux d’ondes gravitationnelles correspondant à des événements éloignés soient extrêmement faibles lorsqu’ils atteignent la Terre). De nouveaux détecteurs évolués comme ceux du projet LIGO devraient pouvoir capter des ondes gravitationnelles. Mais les astrophysiciens qui cherchent à identifier ces signaux ont besoin d’être guidés sur le plan théorique, afin de les distinguer au milieu du « bruit » enregistré par les détecteurs.

L’interprétation de la source des signaux – y compris le moment de leur émission et leur lieu de provenance – dépend de modèles comme celui que Luis Lehner et ses collaborateurs proposent. De plus, la détection et l’analyse de tels signaux permettraient aux astronomes de pointer leurs télescopes afin de maximiser les chances d’observer de rares événements astrophysiques tels que la naissance de trous noirs ou des collisions d’étoiles à neutrons.

Les simulations informatiques détaillées de systèmes compacts produites par M. Lehner et ses collègues ont fourni un nouvel ingrédient important : en plus des ondes gravitationnelles, ces systèmes devraient émettre un rayonnement électromagnétique (et ce avant même la collision). Cela signifie que, en plus des ondes gravitationnelles, les astrophysiciens pourraient rechercher un second type de signal : des ondes électromagnétiques.

L’« astronomie multimessage » consiste à étudier une source donnée à l’aide de signaux de nature différente. Elle peut aussi permettre aux scientifiques de vérifier des modèles qui tentent d’expliquer le déroulement de phénomènes hautement énergétiques comme les bouffées de rayons gamma, qui peuvent être pendant quelques secondes plus brillants que le reste de l’univers. Les comportements prévus des ondes électromagnétiques et gravitationnelles correspondent à des « signatures » caractéristiques qui pourraient servir à prédire – et si possible observer – des événements cosmiques comme les collisions d’étoiles à neutrons, les fusions de trous noirs ou la naissance de nouveaux trous noirs.

La communauté scientifique internationale a déjà reconnu l’importance des travaux de Luis Lehner. En 2009, il a été élu membre de la Société américaine de physique et membre du programme Cosmologie et gravité de l’Institut canadien de recherches avancées (ICRA).

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