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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 . . .

14 - Calvados

Jusqu’au 29 février 2020

EXPOSITION
"LES REQUINS ! 430 MILLIONS D’ANNÉES D’ÉVOLUTION"

Découvrez la grande diversité des requins, allant d’espèces de petites tailles, jusqu’aux poissons géants dont les dents sont plus grandes qu’une main humaine.
Cette exposition évoque également le grand danger auquel ils sont confrontés : l’Homme. Venez découvrir de nouvelles espèces et apprendre en vous amusant grâce à une fresque digitale.

Paléospace
Avenue Jean Moulin
14640 Villers-sur-Mer
02 31 81 77 60
www.paleospace-villers.fr


21 - Côte d'Or

Jusqu’au 6 janvier 2019

EXPOSITION
"GRAINES"

Elles sont partout… Du petit-déjeuner au coucher, dans nos vêtements, dans notre alimentation, dans nos parcs et jardins… sans même y penser elles font partie de notre quotidien et sont un pilier de la biodiversité végétale.
Cette nouvelle exposition, très ludique, propose à tous les visiteurs de découvrir une grande variété de graines d’ici et d’ailleurs et de s’interroger sur leurs enjeux dans un contexte de changement climatique et sociétal.

Le Jardin des sciences
Parc de l’Arquebuse
21000 Dijon
03 80 48 82 00
www.dijon.fr


Jusqu’au 31 mars 2019

EXPOSITION PLEIN-AIR
"IMPACTS ! HOMME-NATURE"

Venez découvrir les relations homme-nature au plus près du vivant !
De l’évolution du comportement animal à celui du climat et des milieux naturels, les chercheurs de Bourgogne et de Franche-Comté tentent de comprendre le rôle de l’Homme dans ces changements. Traversez ville, campagne et forêt et voyagez jusqu’aux pôles pour observer ces recherches in vivo !

Le Jardin des sciences
Parc de l’Arquebuse
21000 Dijon
03 80 48 82 00
www.dijon.fr


25 - Doubs

Jusqu'au 22 avril 2019

EXPOSITION "FROID"

Véritable plongée dans l’univers du froid, l’exposition met en scène les multiples facettes du froid et plonge le visiteur dans des univers différents :
vie quotidienne, milieux extrêmes, biologie, physique, chimie, recherche, technologie, science-fiction... et l’invite à expérimenter.

Saline royale
Grande rue
25610 Arc-et-Senans
03 81 54 45 45
www.salineroyale.com


41 - Loir et Cher

Jusqu'au 31 décembre

LES JARDINS DE CHAMBORD

Le château a retrouvé en 2017 ses jardins à la française du XVIIIe siècle avec six hectares et demi au pied de la façade nord du château : plus de 600 arbres, 800 arbustes, 200 rosiers, 15 250 plantes...

Office de Tourisme de Blois-Chambord
23 place du château
41000 Blois
02 54 90 41 41
www.bloischambord.com


44 - Loire Atlantique

 

Du 8 au 19 mai 2019

EXPOSITION
"LES FLORALIES INTERNATIONALES DE NANTES"

Lors de cette prestigieuse manifestation florale, les visiteurs seront invités à découvrir dans le cadre exceptionnel du Parc de la Beaujoire des scènes ornementales élaborées par des professionnels et des amateurs passionnés.
Une représentation florale de haut niveau qui contribuera à les étonner, les dépayser, les faire rêver...

Floralies Internationales
Parc des Expositions de la Beaujoire
Route de Saint-Joseph de Porterie
44300 Nantes
http://comite-des-floralies.com/fre/


61 - Orne

Jusqu'au 23 décembre

EXPOSITION "LES HAIES"

Ecomusée du Perche
Prieuré de Sainte-Gauburge
61130 Saint-Cyr-la-Rosiere
02 33 73 48 06
www.ecomuseeduperche.fr


76 - Seine Maritime

Jusqu'au 15 décembre

EXPOSITION
"L’ABBÉ PIERRE PHOTOGRAPHE, UN REGARD SUR LE MONDE"

L'exposition présente soixante-dix photographies inédites prises par l’abbé Pierre lui-même dans de nombreux pays. Elles témoignent de la vitalité des personnes pauvres dans le monde et dévoilent le regard lucide et plein d’amour.

Centre abbé Pierre - Emmaüs
Route d'Emmaüs
76690 Esteville
02 35 23 87 76
www.centre-abbe-pierre-emmaus.org

Lieux:

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