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La relativité générale validée au centre de la Voie lactée
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La relativité générale validée au centre de la Voie lactée

La théorie de la relativité générale d’Einstein indique qu’un objet massif déforme l’espace-temps dans son voisinage. Aux abords de cet objet, le temps s’écoule plus lentement et les longueurs sont dilatées, du point de vue d’un observateur éloigné. L’une des conséquences est qu’un rayonnement émis aux abords de l’objet massif nous parvient « décalé vers le rouge », c’est-à-dire que sa longueur d’onde est augmentée (ce décalage gravitationnel vers le rouge ne doit pas être confondu avec l’effet Doppler dû au mouvement relatif entre la source et l’observateur). Cette conséquence de la relativité générale a été mesurée sur Terre dès 1959 par Robert Pound et Glen Rebka, aux États-Unis. Récemment, les astronomes du consortium international Gravity, impliquant notamment le CNRS et les observatoires de Paris et Grenoble, ont testé cet effet près du trou noir Sagittarius A*, le trou noir supermassif qui se trouve au centre de la Voie lactée.

Autour de Sagittarius A* gravite un groupe d’étoiles dense, les « étoiles S », évoluant à des distances très proches du trou noir. L’une d’entre elles, l’étoile S2, est une « sonde » gravitationnelle particulièrement fiable. En effet, de précédentes études ont montré qu’elle ne semble pas être un système d’étoiles binaires, ce qui induirait d’autres effets et perturberait les mesures. En outre, l’orbite de l’étoile S2 est très elliptique, de sorte qu’à son périastre (le point le plus proche de Sagittarius A*), la distance qui sépare l’étoile du trou noir est de seulement 120 unités astronomiques (120 fois la distance moyenne Terre-Soleil). À une distance aussi faible, les effets gravitationnels du trou noir sont intenses et le décalage gravitationnel vers le rouge de la lumière émise par l’étoile est important.

Entre 2003 et 2018, les astronomes ont mesuré le décalage vers le rouge de l’étoile S2 à l’aide des spectromètres en proche infrarouge Sinfoni du VLT (Very Large Telescope), au Chili, et Nirc2 de l’observatoire Keck, à Hawaii. Pour la mesure de la position de S2, les instruments Sharp et Naco du VLT avaient déjà couvert une grande part de l’orbite de l’étoile dès 1992 (sa période orbitale est de seize ans). Seulement, à l’approche de son périastre, S2 se confond facilement avec Sagittarius A*, et sa vitesse est très élevée (25 millions de kilomètres par heure, soit 2,6 % de la vitesse de la lumière), ce qui rend la mesure de sa position plus difficile. Le dispositif interférométrique Gravity (qui a donné son nom à la collaboration), mis en service en 2016 au VLT, a été déterminant : à l’approche de son périastre, en mai 2018, le mouvement de S2 a pu être détecté au jour près, contre une précision au mois près pour Naco.

Avec ces données, les membres du consortium ont montré que le décalage vers le rouge observé est compatible avec un effet relativiste dû au champ gravitationnel du trou noir supermassif. Les astronomes restent toutefois prudents. Le modèle utilisé est un système simple, un trou noir supermassif autour duquel gravite une seule étoile. Mais d’autres corps présents dans le voisinage, comme des trous noirs de masse stellaire, pourraient perturber l’orbite de l’étoile S2.

« Nous prévoyons maintenant de réaliser des observations similaires avec des étoiles moins brillantes que S2, mais plus proches de Sagittarius A*. Les effets de décalage vers le rouge seraient alors encore plus importants et permettraient de tester la relativité générale avec une précision supérieure », s’enthousiasme Thibaut Paumard, chargé de recherche du CNRS à l’observatoire de Paris, qui a participé à l’étude.

Pour aller plus loin, les chercheurs espèrent mesurer le décalage de l’orbite (ou précession) de l’étoile S2 prévu par la relativité générale par rapport à celui prévu par la théorie de la gravitation newtonienne. Une perturbation supplémentaire que les chercheurs assurent pouvoir mesurer d’ici à 2020.


Source : Pour la science
Crédit : NRAO/AUI/NSF

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La relativité générale validée au centre de la Voie lactée

La théorie de la relativité générale d’Einstein indique qu’un objet massif déforme l’espace-temps dans son voisinage. Aux abords de cet objet, le temps s’écoule plus lentement et les longueurs sont dilatées, du point de vue d’un observateur éloigné. L’une des conséquences est qu’un rayonnement émis aux abords de l’objet massif nous parvient « décalé vers le rouge », c’est-à-dire que sa longueur d’onde est augmentée (ce décalage gravitationnel vers le rouge ne doit pas être confondu avec l’effet Doppler dû au mouvement relatif entre la source et l’observateur). Cette conséquence de la relativité générale a été mesurée sur Terre dès 1959 par Robert Pound et Glen Rebka, aux États-Unis. Récemment, les astronomes du consortium international Gravity, impliquant notamment le CNRS et les observatoires de Paris et Grenoble, ont testé cet effet près du trou noir Sagittarius A*, le trou noir supermassif qui se trouve au centre de la Voie lactée.

Autour de Sagittarius A* gravite un groupe d’étoiles dense, les « étoiles S », évoluant à des distances très proches du trou noir. L’une d’entre elles, l’étoile S2, est une « sonde » gravitationnelle particulièrement fiable. En effet, de précédentes études ont montré qu’elle ne semble pas être un système d’étoiles binaires, ce qui induirait d’autres effets et perturberait les mesures. En outre, l’orbite de l’étoile S2 est très elliptique, de sorte qu’à son périastre (le point le plus proche de Sagittarius A*), la distance qui sépare l’étoile du trou noir est de seulement 120 unités astronomiques (120 fois la distance moyenne Terre-Soleil). À une distance aussi faible, les effets gravitationnels du trou noir sont intenses et le décalage gravitationnel vers le rouge de la lumière émise par l’étoile est important.

Entre 2003 et 2018, les astronomes ont mesuré le décalage vers le rouge de l’étoile S2 à l’aide des spectromètres en proche infrarouge Sinfoni du VLT (Very Large Telescope), au Chili, et Nirc2 de l’observatoire Keck, à Hawaii. Pour la mesure de la position de S2, les instruments Sharp et Naco du VLT avaient déjà couvert une grande part de l’orbite de l’étoile dès 1992 (sa période orbitale est de seize ans). Seulement, à l’approche de son périastre, S2 se confond facilement avec Sagittarius A*, et sa vitesse est très élevée (25 millions de kilomètres par heure, soit 2,6 % de la vitesse de la lumière), ce qui rend la mesure de sa position plus difficile. Le dispositif interférométrique Gravity (qui a donné son nom à la collaboration), mis en service en 2016 au VLT, a été déterminant : à l’approche de son périastre, en mai 2018, le mouvement de S2 a pu être détecté au jour près, contre une précision au mois près pour Naco.

Avec ces données, les membres du consortium ont montré que le décalage vers le rouge observé est compatible avec un effet relativiste dû au champ gravitationnel du trou noir supermassif. Les astronomes restent toutefois prudents. Le modèle utilisé est un système simple, un trou noir supermassif autour duquel gravite une seule étoile. Mais d’autres corps présents dans le voisinage, comme des trous noirs de masse stellaire, pourraient perturber l’orbite de l’étoile S2.

« Nous prévoyons maintenant de réaliser des observations similaires avec des étoiles moins brillantes que S2, mais plus proches de Sagittarius A*. Les effets de décalage vers le rouge seraient alors encore plus importants et permettraient de tester la relativité générale avec une précision supérieure », s’enthousiasme Thibaut Paumard, chargé de recherche du CNRS à l’observatoire de Paris, qui a participé à l’étude.

Pour aller plus loin, les chercheurs espèrent mesurer le décalage de l’orbite (ou précession) de l’étoile S2 prévu par la relativité générale par rapport à celui prévu par la théorie de la gravitation newtonienne. Une perturbation supplémentaire que les chercheurs assurent pouvoir mesurer d’ici à 2020.


Source : Pour la science
Crédit : NRAO/AUI/NSF

LE GUIDE Naturellement

Agenda . . .

01 - Ain

Du 30  août au 13 septembre

CONCERTS
"LES MUSICALES DU PARC DES OISEAUX"

Des artistes engagés en faveur de la protection de l’environnement et des musiciens de légende viendront fêter les 50 ans du Parc des Oiseaux.
Paul Personne - Zazie - Paolo Comte - Daniel Guichard - Vitaa & Slimane - The Dire Straits Expérience - Ibrahim Maalouf - Maxime Le Forestier - Yannick Noah - Louis Bertignac - Gauvin Sers - La Rue Ketanou.

Parc des Oiseaux
01330 Villars Les Dombes
04 74 98 05 54
www.parcdesoiseaux.com


13 - Bouches du Rhône

Du 11 au 19 juin

BALADES EN MER
CONGRÈS MONDIAL DE LA NATURE DE L’UICN

Lors de ce rendez vous, des balades en mer à bord de l'Hélios, la seule vedette à passagers hybride de la compagnie Marseillaise ICARD MARITME, seront organisées par : Le parc National de la Côte Bleue : 10 juin - Le conservatoire du littoral : 11 & 16 juin - Le parc National des Calanques : 15 & 20 juin.

1 quai Marcel Pagnol
13007 Marseille
04 91 330 329
www.iucncongress2020


25 - Doubs

Du 15 février au 3 mai 2020

EXPOSITION
"GEORGES FESSY ET LA PHOTOGRAPHIE"

Exposition en coproduction avec le Familistère de Guise. Georges Fessy et la photographie est une rétrospective présentée à travers plus d’une centaine de photographies qui traduit la diversité d’une vie de photographe : paysages, portraits, natures mortes, objets d’art, vues d’architectures.

Saline royale
Grande Rue
25610 Arc et Senans
www.salineroyale.com


34 - Hérault

Du 4 avril au 23 août

EXPOSITION
"ÉRIC BOURRET. TERRES"

Les photographies d’Eric Bourret font un écho troublant aux collections géologiques et archéologiques du Musée de Lodève : elles rappellent à la fois les strates successives laissées par le temps et l’éphémère temporalité de l’homme.

Musée de Lodève
Square George Auric
34700 Lodève
04 67 88 86 10
www.museedelodeve.fr


50 - Manche

Du 8 février au 24 mai

EXPOSITION DE PHOTOGRAPHIES
"LA HAGUE : A L’EPREUVE DU TEMPS"

De vallées encaissées en roches mystérieuses, du littoral déchiqueté aux champs quadrillés de murets, le regard d’Antoine Soubigou s’est posé sur une Hague intemporelle et tourmentée.

Manoir du Tourp
Omonville-la-Rogue
50440 La Hague  
02 33 01 85 89
www.letourp.com


Du 4 avril au 1er novembre

EXPOSITION PHOTOGRAPHIQUE
"VIE SAUVAGE EN COTENTIN"

Une exposition pour les curieux de nature mais aussi pour les amateurs de belles images... L’association "Regards" basée à Cormelles-le-Royal dans le Calvados rassemble des photographes naturalistes, passionnés d’image et de nature.

Manoir du Tourp
Omonville-la-Rogue
50440 La Hague  
02 33 01 85 89
www.letourp.com


59 - Nord

Jusqu’au 26 avril

EXPOSITION
"VIRAL, DU MICROBE AU FOU RIRE, TOUT S’ATTRAPE !"

Quel est le point commun entre une bactérie, une émotion, une rumeur, une vidéo et un bâillement ? La contagion bien sûr ! Plus qu’une exposition, Viral est une expérience pédagogique, amusante et contagieuse !
Pour tout public à partir de 7 ans.

Forum départemental des Sciences
1 place de l’Hôtel de ville
59650 Villeneuve d’Ascq
03 59 73 96 00
www.forumdepartementaldessciences.fr


62 - Pas-de-Calais

Avril

ATELIERS
J DUBOIS HORTICULTEUR

♦Atelier "le compost" : réalisez votre compost simplement. Le 20 avril de 18h à 20h.
♦Atelier "réaliser un abri à insectes" : on lève le voile sur les insectes qui peuplent nos jardins. Le 22 avril de 14h30 à 16h45.
♦Printemps des possibles - Festival nature, environnement et ESS : nature, local, partage, coopératif. Les 25 et 26 avril.

J Dubois Horticulteur
244 rue de l’Université
62400 Béthune
03 21 57 59 01
www.j-dubois.fr


Du 12 au 24 avril

ANIMATION
"VIENS FABRIQUER TA COURONNE DE ROI OU REINE"

Dans le cadre de la visite, les enfants pourront fabriquer leur propre couronne avant de se costumer et de se mettre dans la peau d’un Roi ou d’une Reine de 1520 !

La Tour de l’Horloge
Rue du Château
62340 Guînes
03 21 19 59 00
www.tour-horloge-guines.com


71 - Saône et Loire

► Du 4 avril au 1er novembre

EXPOSITION
"BÊTISE ET BALIVERNES, IDÉES REÇUES SUR LA NATURE"

« les chauves-souris s'accrochent dans les cheveux » ; « les grenouilles sont vertes et les crapauds marron » ; « les moustiques préfèrent les peaux sucrées… », autant d’idées reçues et de fausses informations qui ont souvent la vie dure ! Une scénographie originale et les illustrations humoristiques de Roland Garrigue raviront aussi bien les petits que les grands !

Centre EDEN
26 rue de l’Eglise
71290 Cuisery
03 85 27 08 00
www.centre-eden71.fr


76 - Seine maritime

Les 25 et 26 avril

SALON INTERNATIONAL DE LA LAINE

Accueillant plus de 40 exposants internationaux, ce salon est une première en Normandie. Fils, patrons, kits, échanges, de quoi mettre en valeur le travail artisanal, explorer les savoir-faire.

Château de Miromesnil
76550 Tourville-sur-Arques
02 35 85 02 80
www.chateaumiromesnil.com

Lieux:

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