Le premier test réussi de la théorie de la relativité générale près d’un trou noir supermassif

Le premier test réussi de la théorie de la relativité générale près d’un trou noir supermassif

Les observations dans le très grand télescope ont d’abord montré les effets prévus par la théorie de la relativité générale d’Einstein concernant le mouvement d’une étoile passant près d’un trou noir supermassif au centre de la Voie lactée. C’est le point culminant d’une campagne de téléscope de 26 ans au Chili.

Le trou noir supermassif le plus proche est chargé dans d'épais nuages ​​de poussière et se trouve à 26 000 années-lumière de nous. C'est un monstre gravitationnel, dépassant la masse solaire 4 millions de fois. Entouré d'un petit groupe d'étoiles, tournant à grande vitesse autour du trou. C'est le champ gravitationnel le plus puissant de notre galaxie et il joue le rôle de lieu idéal pour étudier la physique gravitationnelle et tester la théorie générale de la relativité.

Le premier test réussi de la théorie de la relativité générale près d’un trou noir supermassif

La vision artistique reflète le chemin de l'étoile S2 avec une approche rapprochée d'un trou noir supermassif au centre de la Voie lactée. Au fur et à mesure qu’il approche, le puissant champ gravitationnel conduit au fait que la couleur de l’étoile passe légèrement au rouge, conséquence de la théorie de la relativité générale

De nouveaux levés IR effectués sur des instruments sensibles GRAVITY, SINFONI et NACO sur le très grand télescope nous ont permis de suivre l'une des étoiles, S2, à l'approche du trou noir en mai 2018. Le point d'approche le plus proche a atteint moins de 20 milliards de km à une vitesse supérieure à 25 millions de km / h (près de 3% de la vitesse de la lumière).

L’équipe a comparé les mesures de position et de vitesse de GRAVITY et SINFONI avec la surveillance antérieure de S2 à l’aide d’autres outils. Nous avons également inclus les prédictions de la gravité de Newton, la théorie générale de la relativité et d'autres théories de la gravité. Les nouveaux résultats ne concordent pas avec les prédictions de Newton et sont en parfait accord avec les positions d'Einstein.

Le premier test réussi de la théorie de la relativité générale près d’un trou noir supermassif

Le diagramme montre le mouvement d’une étoile S2 autour d’un trou noir supermassif au centre de la Voie Lactée. Composé d'observations avec des télescopes et des instruments de l'ESO depuis 25 ans. Une étoile a passé 16 ans à effectuer un vol orbital et s'est approchée d'un trou noir en mai 2018

Ces mesures extrêmement précises sont effectuées par une équipe internationale de scientifiques dirigée par l'Institut Max Planck. Les scientifiques ont pour la deuxième fois réussi à observer le passage étroit de S2 au trou noir du centre galactique. Mais cette fois, ils ont utilisé un matériel considérablement amélioré.

Les nouvelles mesures montrent clairement l’effet du décalage vers le bas par gravité. La lumière d'une étoile est étirée en ondes plus longues par le puissant champ gravitationnel d'un trou noir. La mesure de la longueur d’onde de la lumière provenant de S2 correspond exactement à ce qui avait été prédit dans la théorie de la relativité générale d’Einstein. C’est la première fois qu’une déviation par rapport à la théorie de la gravité plus simple de Newton est observée quand une étoile se déplace autour d’un trou noir supermassif.

Le premier test réussi de la théorie de la relativité générale près d’un trou noir supermassif

La simulation montre les orbites des étoiles proches d’un trou noir supermassif au centre de la Voie lactée. L'étoile S2 passe tous les 16 ans près d'un trou noir. La dernière fois que la convergence a été constatée en mai 2018

Les scientifiques ont utilisé SINFONI pour mesurer la vitesse de S2 dans la direction de la Terre et le dispositif GRAVITY pour effectuer des calculs extrêmement précis de la position de l'étoile afin de déterminer la forme de son orbite. GRAVITY crée une image nette qui vous permet de suivre le mouvement stellaire à une distance de 26 000 années-lumière.

Les premières observations de S2, effectuées il y a 2 ans, ont montré que les chercheurs avaient le laboratoire parfait sous la forme d'un trou noir. Dans une passe rapprochée, il était même possible de fixer une faible lueur autour du trou noir, ce qui permettait de suivre de près l'étoile dans son orbite. Plus de 100 ans ont passé et Einstein parvient toujours à prouver son cas.

Le premier test réussi de la théorie d’Einstein près d’un trou noir supermassif

Dans le système solaire, il est possible de vérifier les lois de la physique maintenant et dans certaines circonstances. Il est donc important que les astronomes comprennent si ces lois demeurent en vigueur alors que les champs de gravitation sont beaucoup plus puissants. D'autres examens devraient montrer un autre effet relativiste - une légère rotation de l'orbite stellaire (précession de Schwarzschild), puisque S2 s'éloigne du trou noir.

Star S2 effectue une approche rapprochée d'un trou noir au centre de la Voie Lactée

Les scientifiques ont passé beaucoup de temps à créer des outils puissants et uniques nécessaires pour effectuer des mesures détaillées sur le très grand télescope. Les faits obtenus aujourd'hui sont le résultat passionnant d'un partenariat merveilleux.

Simulation des orbites des étoiles autour d’un trou noir au centre de la Voie Lactée

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