Conversion de 4 Microhertz en Nanohertz

Informations sur le Microhertz (µHz)

Le microhertz est une unité de fréquence valant un millionième de hertz. Son symbole est µHz. Un microhertz vaut un cycle par million de secondes, soit un peu plus de onze jours et demi : l’unité mesure donc des phénomènes qui reviennent à l’échelle de semaines, de mois ou d’années.

L’astérosismologie est son principal usage. Les étoiles oscillent, et les fréquences de ces oscillations dépendent de leur structure interne comme la hauteur d’une cloche dépend de sa forme et de son épaisseur. Les étoiles semblables au Soleil résonnent à quelques milliers de microhertz, les géantes rouges à quelques dizaines, et les plus grandes étoiles évoluées en dessous de un. Des télescopes spatiaux comme Kepler et TESS ont mesuré ces fréquences pour des centaines de milliers d’étoiles en observant leur éclat varier de quelques parties par million.

La technique fournit des grandeurs qu’aucune autre méthode ne donne. À partir du spectre d’oscillation, un astronome déduit la masse, le rayon et l’âge d’une étoile, et l’âge d’une étoile est autrement presque impossible à établir. C’est ainsi que l’on fixe aujourd’hui l’âge des étoiles à planètes, et donc de leurs systèmes planétaires.

L’astronomie des ondes gravitationnelles a elle aussi revendiqué la bande. L’observatoire spatial prévu LISA sera sensible entre environ 100 microhertz et un hertz, plage qui contient les fusions de trous noirs supermassifs et les nombreux milliers de naines blanches binaires serrées de notre propre galaxie. Les détecteurs au sol n’atteignent pas ces fréquences, le bruit sismique les submergeant.

La géophysique emploie l’unité pour les composantes de marée les plus lentes, dont les marées lunaires quinzenaire et mensuelle et les marées solaires semestrielle et annuelle, qui produisent ensemble les variations de longue période que les prédictions doivent intégrer. Le mouvement polaire, l’oscillation de l’axe de rotation terrestre, a une période de quatorze mois correspondant à environ 0,8 microhertz.

Les sciences du climat et de l’océan descendent plus bas encore. L’oscillation australe El Niño revient irrégulièrement tous les deux à sept ans, bien en dessous du centième de microhertz, et les longues carottes de glace résolvent des cycles plus lents encore.

La Terre elle-même fournit un exemple d’école. Son axe de rotation erre en un petit cercle de période voisine de 433 jours, l’oscillation de Chandler découverte en 1891, soit une fréquence d’environ 0,027 microhertz. La détecter demanda des décennies d’astronomie de position, car un signal aussi lent ne se sépare de la dérive qu’en observant de nombreux cycles. C’est la contrainte générale de la bande : une mesure à un microhertz exige un enregistrement d’au moins quelques millions de secondes, et de préférence quelques dizaines de millions, si bien que les instruments doivent rester stables des années avant que leurs données soient lisibles. L’unité appartient donc aux sciences patientes et non aux rapides.

Un microhertz équivaut à 0,000001 hertz, à un cycle par million de secondes ou à 1000 nanohertz.

Informations sur le Nanohertz (nHz)

Le nanohertz est une unité de fréquence valant un milliardième de hertz. Son symbole est nHz. Un nanohertz vaut un cycle par milliard de secondes, un peu moins de trente-deux ans : une seule oscillation à cette fréquence dure donc plus longtemps que la plupart des carrières.

Presque rien ne l’emploie, puis en 2023 elle est devenue l’une des unités les plus commentées de la physique. Plusieurs collaborations de réseaux de chronométrage de pulsars, travaillant indépendamment sur quatre continents, ont rapporté des indices d’un fond d’ondes gravitationnelles dans la bande du nanohertz. Le signal semble provenir de couples de trous noirs supermassifs en orbite l’un autour de l’autre au centre de galaxies fusionnées, tout au long de l’histoire de l’univers.

La technique de mesure est remarquable. Les pulsars milliseconde sont des étoiles à neutrons qui tournent des centaines de fois par seconde et émettent un faisceau balayant la Terre avec une régularité extraordinaire, rivalisant avec les horloges atomiques. Une onde gravitationnelle traversant la galaxie étire et comprime l’espace entre la Terre et chaque pulsar, modifiant les temps d’arrivée des impulsions de quelques centaines de nanosecondes. En surveillant des dizaines de pulsars pendant vingt ans et en cherchant un motif précis de corrélation entre eux, les astronomes détectent des ondes dont la longueur se mesure en années-lumière.

Aucun instrument ne pourrait fonctionner autrement à ces fréquences. Un détecteur doit avoir une taille comparable à la longueur d’onde recherchée, et une onde gravitationnelle d’un nanohertz a une longueur de plusieurs dizaines d’années-lumière. La galaxie elle-même est l’appareil, et les pulsars en sont les repères.

L’unité n’apparaît ailleurs que dans les plus lents des cycles naturels. La précession de l’axe terrestre prend environ 26 000 ans, soit à peu près 1,2 nanohertz. Les variations orbitales d’excentricité, d’obliquité et de précession qui rythment les glaciations, les cycles de Milankovitch, s’étendent d’environ 0,5 nanohertz jusqu’au dixième de cette valeur.

En dessous du nanohertz, la notion de fréquence devient contrainte, car rien n’a été observé assez longtemps pour voir un cycle entier, et la valeur se déduit de la théorie au lieu d’être comptée.

Un nanohertz équivaut à 0,000000001 hertz, à un cycle par milliard de secondes ou à 0,001 microhertz.