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La théorie d’Einstein passe avec succès le test du trou noir

Crédits : tpsdave / Pixabay

La théorie de la relativité générale d’Einstein vient d’être confirmée dans le champ gravitationnel le plus extrême de la Voie lactée, créé par Sagittarius A*, le trou noir supermassif au centre de notre Galaxie.

Après 26 ans d’observations, une étoile nommée S2 – en orbite autour du trou noir supermassif de notre Galaxie – vient d’effectuer son passage le plus proche. Et l’étoile s’est comportée exactement comme Einstein l’avait prédit. « C’est la deuxième fois que nous observons le passage étroit de S2 autour du trou noir dans notre centre galactique, mais cette fois, grâce à une instrumentation améliorée, nous avons pu observer l’étoile avec une résolution sans précédent », explique l’astrophysicien Reinhard Genzel, de l’Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE). « Nous nous sommes préparés intensément pour cet événement, sur plusieurs années, car nous voulions tirer le meilleur parti de cette opportunité unique d’observer les effets relativistes généraux ».

S2 se trouve à seulement 17 heures-lumière du centre de la Galaxie, soit environ quatre fois la distance entre le Soleil et Neptune. En termes astronomiques, et connaissant l’attraction gravitationnelle d’un trou noir supermassif, c’est très proche. L’effet de Sgr A * est si fort qu’il accélère l’étoile jusqu’à environ 25 millions de kilomètres par heure – soit presque 3 % de la vitesse de la lumière. Selon la relativité, l’effet gravitationnel du trou noir devrait alors étirer la lumière de l’étoile dans des longueurs d’onde plus longues, vers l’extrémité rouge du spectre électromagnétique (redshifting gravitationnel).

Faire cette observation ne fut pas aisé. La région est entourée d’un épais nuage de poussière, ce qui rend les observations de lumière visible impossibles. L’équipe s’est ici appuyée sur les instruments infrarouges installés sur le Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral, capables de « voir » à travers la poussière. À l’aide de ces instruments, elle a donc pu mesurer la vitesse de l’étoile et cartographier l’orbite de S2 au cours de sa rotation autour de Sgr A *. Les résultats se sont alors calqués sur les attentes, révélant très clairement le décalage vers le rouge.

Pourquoi les scientifiques continuent de tester la théorie d’Einstein ? Parce qu’il pourrait y avoir des circonstances dans lesquelles elle pourrait ne pas correspondre – dans les conditions les plus extrêmes, par exemple. Si tel est le cas, ces observations pourraient alors marquer un changement profond dans notre compréhension de l’Univers : nous aurions alors besoin d’une nouvelle forme de physique.

Vous retrouverez tous les détails de cette étude dans la revue Astronomy & Astrophysics.

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