PREMIER TEST DE LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE AUTOUR D'UN TROU NOIR SUPERMASSIF

Carte mentale

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L’instrument Gravity

Gravity, un instrument spécifique d’une extrême précision, fut donc proposé en 2005, engagé en 2006 puis construit, afin de recevoir simultanément la lumière des quatre grands télescopes, former les franges d’interférence sur un détecteur de lumière infrarouge et reconstruire l’image de l’environnement immédiat du trou noir. Le hasard fait parfois bien les choses : à proximité immédiate de SgrA* se trouve une étoile (IRS7) suffisamment brillante dans l’infrarouge pour servir de référence à l’optique adaptative. En outre, deux autres étoiles (IRS16C et IRS16NW), observables et plus proches encore de SgrA*, permettent de suivre les déplacements des franges d’interférence que les fluctuations de l’atmosphère terrestre déplacent de façon aléatoire, et de les compenser pour former l’image. Cette heureuse combinaison permet à Gravity de mesurer, par rapport à SgrA*, la position de l’étoile S2 avec une extrême précision, variant entre 30 et 150 microsecondes d’arc selon les conditions d’observation. Elle permet aussi des poses longues, donc une extrême sensibilité, si bien que la lumière émise par la matière présente dans l’environnement immédiat du trou noir apparaît sur les images.

Trajectoire de l’étoile S2, lors de son passage au plus près (péricentre) du trou noir massif de la Voie lactée

Trajectoire de l’étoile S2, lors de son passage au plus près (péricentre) du trou noir massif de la Voie lactée

Dessin

Cette carte céleste a été élaborée à partir des données obtenues par l'instrument Gravity. Elle montre la position au cours du temps (entre mars et juin 2018) de l'étoile S2. Celle-ci décrit une ellipse autour de la radiosource appelée SgrA* – localisation de l'objet massif, le... 

Crédits : ESO/ MPE/ GRAVITY Collaboration ; traduction : EUF

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Émission infrarouge autour du trou noir

Émission infrarouge autour du trou noir

Photographie

À gauche, image de la région de la radiosource SgrA*, position du trou noir du centre de la Galaxie. L'image est fournie par un seul des grands télescopes du VLT (Very Large Telescope), assisté d'optique adaptative (instrument NACO). L'étoile S2 et la radiosource SgrA* (autour de laquelle S2... 

Crédits : ESO/ MPE/ GRAVITY Collaboration

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Les effets étudiés du champ gravitationnel intense concernent la position et la vitesse de S2. La vitesse possède deux composantes : l’une est mesurée directement en suivant le déplacement de S2 au cours du temps ; l’autre, perpendiculaire (dite vitesse radiale), n’est pas mesurable en suivant la trajectoire. Il est donc nécessaire de mesurer aussi, pendant les mêmes nuits d’observation, la vitesse radiale instantanée de S2, c’est-à-dire sa vitesse d’éloignement ou d’approche de l’observateur terrestre. Pour ce faire, le spectrographe SINFONI (Spectrograph for Integral Field Observations in the Near-Infrared) est installé sur l’un des quatre télescopes géants (UT4) et son emploi peut alterner avec celui de l’instrument Gravity.


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Trajectoire de l’étoile S2, lors de son passage au plus près (péricentre) du trou noir massif de la Voie lactée

Trajectoire de l’étoile S2, lors de son passage au plus près (péricentre) du trou noir massif de la Voie lactée
Crédits : ESO/ MPE/ GRAVITY Collaboration ; traduction : EUF

dessin

Émission infrarouge autour du trou noir

Émission infrarouge autour du trou noir
Crédits : ESO/ MPE/ GRAVITY Collaboration

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Instrument Gravity

Instrument Gravity
Crédits : Courtesy of MPE

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Écrit par :

  • : professeur émérite de l'université Paris-VII-Denis-Diderot, membre de l'Académie des sciences

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Pour citer l’article

Pierre LÉNA, « PREMIER TEST DE LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE AUTOUR D'UN TROU NOIR SUPERMASSIF », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 28 mai 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/premier-test-de-la-relativite-generale-autour-d-un-trou-noir-supermassif/