Joseph Hooton Taylor Jr.

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Joseph hooton taylor, jr., est un astrophysicien et radioastronome américain réputé pour avoir découvert le premier pulsar binaire, un système de deux étoiles effondrées qui émettent une énergie énorme lorsqu'elles tournent rapidement l'une autour de l'autre. Les travaux de taylors dans ce domaine, réalisés en collaboration avec le physicien américain russell alan hulse, ont fourni les premiers véritables indications d'ondes gravitationnelles prédites par la théorie de la relativité générale d'albert einsteins.

À l'école, Taylor était naturellement attiré par les sciences, en particulier les mathématiques, et participait également à de nombreux sports. Il a fréquenté l'école des amis de Moorestown (New Jersey), puis le Haverford College, deux établissements Quaker. À Haverford, il se concentra sur la physique et commença à étudier la radioastronomie plus en profondeur. En tant que projet honorifique senior, Taylor a construit un télescope radio fonctionnant à partir du Manuel de Radio Amateur, l’un de ses guides lui étant bien connu.

Après avoir reçu son B.A. Diplômé de Haverford en 1963, Taylor a été admis à Harvard en tant qu'étudiant diplômé. Là, il a travaillé dans les domaines de l'astronomie, des mathématiques appliquées et de la physique. Il a finalement entamé des recherches pour sa thèse en radioastronomie sous Alan Maxwell. Il a obtenu son doctorat en astronomie en 1968, après quoi il a passé une année supplémentaire à Harvard en tant que chercheur et conférencier dans cette discipline. De 1969 à 1980, Taylor a été membre du corps professoral de l'Université du Massachusetts à Amherst. Il est passé de professeur adjoint à professeur associé en 1973 et est devenu professeur titulaire en 1977. Il a ensuite rejoint le département de physique de l'Université de Princeton en 1980. reste à Princeton, où il a été nommé professeur de physique à l’Université James S. McDonnell en 1986.

Taylor a commencé le travail qui a conduit à son prix Nobel au début des années 1970. À ce moment-là, l'un de ses étudiants de troisième cycle, Hulse, recherchait un projet de thèse adapté et ensemble, ils ont eu l'idée d'enquêter sur les pulsars. Les pulsars, découverts en 1967 par les astronomes britanniques Joceyln Bell (plus tard Jocelyn Bell Burnell) et Antony Hewish, sont des étoiles à neutrons en rotation rapide créées par les explosions d'étoiles de supernova qui, lors de l'explosion, émettent brièvement d'énormes quantités d'énergie et de lumière.

Les pulsars sont connus pour avoir des diamètres extrêmement petits par rapport à la plupart des autres étoiles - dans certains cas, pas plus de 10 km (6,2 miles) - mais en même temps, ils ont une masse énorme, souvent aussi grande ou supérieure à celle du soleil. Du fait qu’elles sont également entourées d’un puissant champ magnétique, les ondes radio ne sont émises que par leurs pôles, sous forme de faisceaux étroits et coniques. En tant que pulsar en spirale dans l'espace, ces ondes radioélectriques sont captées sur la terre sous forme d'impulsions, un peu comme les faisceaux intermittents émis par les phares.

En raison de la faiblesse des signaux radio de ces pulsars lorsqu'ils balayent la Terre, cependant, d’énormes radiotélescopes sont nécessaires pour les détecter. Par conséquent, Taylor et Hulse ont choisi d'effectuer leur propre recherche de pulsars à l'observatoire Arecibo de Porto Rico, qui abrite le plus grand équipement de télescope à élément unique au monde, d'un diamètre impressionnant de 1 000 pieds (305 mètres). Au cours de leurs travaux, Taylor et Hulse ont trouvé 40 nouveaux pulsars, mais leur découverte historique a eu lieu le 2 juillet 1974.

À cette date, leur analyse des données entrantes indiquait un pulsar présentant un comportement inhabituel. Alors que tous les pulsars connus auparavant avaient été enregistrés comme ayant un taux de pulsation invariable, les signaux de ce pulsar particulier sont apparus dans des périodes irrégulières. Cependant, bien que le rythme des pulsations ait augmenté et diminué au fil du temps, les hommes ont constaté que ces changements se produisaient à une valeur moyenne constante, ce qui les a amenés à suspecter l’existence d’un corps compagnon pulsant avec le pulsar lui-même. Bien que leurs découvertes aient été inattendues, les scientifiques ont pu conclure que ces deux corps étaient à la fois des étoiles à neutrons et de poids similaire, chacun environ 1,4 fois plus lourds que le soleil.

En calculant en outre les possibilités d'un tel système binaire, deux pulsars tournant à haute vitesse autour de leur orbite, Taylor et Hulse ont déterminé que la distance entre les deux objets serait plusieurs fois supérieure à celle entre la Terre et la Lune. Ils ont nommé leur trouvaille, le premier pulsar binaire jamais découvert, PSR 1913 + 16, PSR signifiant «pulsar» et les chiffres indiquant son emplacement dans le ciel. Sa découverte allait bientôt produire une onde révolutionnaire dans le monde des radioastronomes et astrophysiciens. Après avoir calculé l'orbite du pulsar binaire en fonction de sa séquence d'impulsions, Taylor et Hulse ont continué d'observer et d'enregistrer son comportement. Ils ont découvert que les deux étoiles se rapprochaient progressivement - leur orbite se contractait - tout en tournant à des vitesses toujours plus grandes. Ils ont également déterminé que l'orbite de huit heures du système diminuait d'environ 75 millionièmes de seconde par an. Ces données collectives ont fourni la première confirmation expérimentale qu'il existait une composante magnétique à la gravité: l'existence des ondes gravitationnelles prédites par Albert Einstein.

Cette prédiction faisait partie de la théorie de la relativité générale d'Einstein de 1915, une généralisation et une extension de sa théorie antérieure de la relativité restreinte. Tandis que la relativité restreinte présente la physique derrière l’espace et le temps, la relativité générale s’intéresse également aux effets des forces gravitationnelles, supplantant ainsi les théories avancées par Isaac Newton. Selon la relativité générale, le puissant champ électromagnétique créé par deux corps tournant rapidement l'un autour de l'autre provoquerait l'émission de ces ondes dites gravitationnelles. La théorie affirme en outre que la perte d'énergie causée par ces ondes radio rapprochera de plus en plus les deux corps.

Personne n’avait trouvé de confirmation physique de ces prédictions avant la découverte du PSR 1913 + 16, mais environ quatre ans après cet événement, Taylor fut en mesure de signaler que les corps doubles du pulsar binaire étaient en train de pivoter l’un vers l’autre. taux si cohérent avec le calcul d’Einstein qu’il n’affiche qu’une imprécision d’environ 0,5%. Bien que la technologie d’observation des ondes gravitationnelles n’ait pas encore été mise au point, la coïncidence entre les calculs théoriques d’Einstein et les valeurs orbitales observées, rassemblées au cours d’une observation du PSR 1913 + 16 sur 20 ans, fournit une preuve convaincante de l’existence de telles ondes et donne des informations convaincantes. puissant support à la théorie générale de la relativité elle-même.

La découverte de Taylor et Hulse a eu un autre effet profond. La gravité est la force naturelle la plus ancienne connue, mais son champ gravitationnel est si faible qu'il a été extrêmement difficile à étudier. Tout écart par rapport à la théorie de la gravité de Newton est pratiquement impossible à détecter. Mais la découverte de pulsars binaires, avec leurs écarts relativement importants, a rendu possible une nouvelle branche de l'astronomie, l'astronomie par ondes gravitationnelles, dans laquelle les scientifiques peuvent désormais étudier les effets et recueillir des données sur des phénomènes qu'il serait impossible d'observer ou même de suspecter. l'existence de.

Taylor lui-même a poursuivi la recherche et l'étude des pulsars binaires. Il en a découvert un deuxième en 1985, avec un assistant de recherche, et en a depuis retrouvé d'autres. Avec ses associés, Taylor a également mesuré plusieurs autres prédictions de la relativité générale d'Einstein dans ce «laboratoire dans le ciel», avec des résultats tout aussi précis. Des dizaines d'autres effets de la relativité restent à mesurer, mais la théorie d'Einstein continue de résister aux tests.

La valeur du travail de Taylor a été reconnue dans de nombreux prix et nominations en plus de son prix Nobel. En 1980, il a reçu le prix Dannie Heineman de la American Astronomical Society et de l'American Institute of Physics. En 1985, il a reçu la médaille Henry Draper et le prix Tomalla de la gravitation et de la cosmologie et, en 1992, le prix Wolf de physique. Taylor est également membre de l'Académie américaine des arts et des sciences et membre de l'American Philosophical Society et de la National Academy of Sciences.


Supplément Vidéo: ARRL National Centennial Convention 2014 - Nobel Laureate Joe Taylor, K1JT.




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