vendredi 23 février 2018

L'effet gravitationnel relativiste de Sgr A* bientôt testé pour la première fois avec l'étoile S0-2


S0-2 n'est pas n'importe quelle étoile, c'est une des étoiles de notre galaxie qui s'approche au plus près de Sgr A*, le trou noir supermassif situé au centre de notre galaxie. Le suivi de son mouvement autour du point invisible sur une vingtaine d'années, montrant une belle ellipse, a permis avec d'autres étoiles du centre galactique, de déterminer précisément la localisation et la masse de Sgr A*. Et S0-2 va pouvoir être utilisée dans les mois qui viennent pour tester la Relativité Générale dans le champ gravitationnel du trou noir.




C'est au printemps 2018 que S0-2 va repasser au plus près de Sgr A*. Et elle va passer si près que l'intense courbure de l'espace-temps provoquée par le trou noir devrait induire un décalage vers le rouge de sa lumière, qui devrait être observable. Mais pour pouvoir observer ce phénomène, les astronomes avaient besoin de savoir si S0-2 était bien un étoile seule et pas un système binaire, qui aurait considérablement compliqué la mesure. 
Devin Chu of Hilo (UCLA) et ses collaborateurs se devaient de montrer que S0-2 n'était pas une étoile double. Ils l'ont observée en spectroscopie optique avec le télescope hawaïen Keck et son spectrographe OSIRIS pour mesurer sa vitesse radiale tout au long de son orbite autour du trou noir. Les chercheurs concluent de leurs observations que S0-2 qui a une masse de 13,6 masses solaires, est bonne pour le service. Elle ne possède pas de partenaire, ou alors avec une masse beaucoup trop faible (dans tous les cas inférieure à 1,6 masses solaires, soit une luminosité 40 fois plus faible que celle de S0-2) pour être détectable et pour affecter la mesure de redshift gravitationnel. Les astrophysiciens montrent dans leur étude qui est publiée dans The Astrophysical Journal, que ce redshift gravitationnel, phénomène purement relativiste, devrait donc être détecté avec une très bonne signifiance statistique de 5 sigmas. Si il n'est pas détecté, ce sera une véritable révolution avec le premier test direct de la théorie d'Einstein qui la mettrait à mal...

Il était temps de déterminer que S0-2 était exploitable, car il faut se rappeler que cela fait maintenant 16 ans que les spécialistes attendent patiemment que S0-2 revienne à son point le plus proche de Sgr A* pour voir ce qui va se passer. 
Mais les observations de Devin Chu of Hilo et ses collègues fournissent également des informations intéressantes sur ce groupe d'étoiles de l'amas S évoluant à grande proximité de Sgr A*. Ces étoiles sont surprenantes car elles sont très jeunes, et il est difficile de croire qu'elles se soient formées là où elles se trouvent aujourd'hui, dans cet environnement particulièrement hostile. En effet, les effets de marée gravitationnelle qui existent dans la zone tendent à disloquer les nuages de gaz avant qu'ils ne puissent se condenser.
Les chercheurs pensent donc que S0-2, comme ses cousines de l'amas S, a dû se former d'une manière différente. Ils en arrivent à cette conclusion du fait que les étoiles aussi massives que S0-2 possèdent généralement une compagne en orbite. 
Les autres étoiles du groupe vont maintenant être explorées de la même façon pour déterminer leur binarité, et tenter de comprendre leur origine. Rendez-vous dans quelques mois pour savoir si S0-2 sera la fossoyeuse de la Relativité Générale, à moins que les images de la silhouette de Sgr A* et de M87* par l'EHT ne viennent jouer les trouble-fête avant... 

Source

Investigating the Binarity of S0-2: Implications for Its Origins and Robustness as a Probe of the Laws of Gravity around a Supermassive Black Hole
Devin S. Chu, Tuan Do, Aurelien Hees, Andrea Ghez, Smadar Naoz, Gunther Witzel, Shoko Sakai, Samantha Chappell, Abhimat K. Gautam, Jessica R. Lu
The Astrophysical Journal, Volume 854, Number 1 (February 6 2018)


Illustration

Orbites reconstruites sur plus de 20 ans des étoiles principales du groupe S autour de Sgr A*, celle de S0-2 est en bleu clair (S. Sakai/A.Ghez/W. M. Keck  Observatory/ UCLA Galactic Center Group) 

3 commentaires :

Anonyme a dit…

Bonjour,

A lire l’article, peut-on conclure que les mesures ne seraient pas gênées par la présence d’éventuelles exoplanètes autour de SO-2, si tant est que dans un pareil environnement, cela soit possible?
Bon ciel
Frank

Dr Eric SIMON a dit…

Oui, ce ne serait pas gênant du tout, même si il y avait 10 jupiters autour !

Jean-Paui a dit…

Bonjour

"l'intense courbure de l'espace-temps provoquée par le trou noir devrait induire un décalage vers le rouge de sa lumière, qui devrait être observable". Tel que présentée,
cette expérience enfoncerait une porte ouverte car on sait déjà depuis longtemps que l'effet Einstein de ralentissement gravitationnel des fréquences existe au voisinage des masses, et qu'il doit être intense aux abords d'une masse aussi considérables que le TN central de notre galaxie.
La vraie question pour la RG est la vérification ou non du profil de ce ralentissement selon la distance au centre du TN. Le profil qui correspond à un TN avec horizon n'est pas le même que celui d'une entité de même masse qui n'aurait pas d'horizon.