CRAQLe chercheur du CRAQ Pierre Bergeron, fait partie de l’équipe d’astronomes qui a trouvé une nouvelle application de la relativité générale pour mesurer la masse d’une naine blanche
Une équipe internationale d’astronomes, incluant le professeur Pierre Bergeron du Centre de recherche en astrophysique du Québec et de l’Université de Montréal, a utilisé la vision précise du télescope spatial Hubble de la NASA pour répéter un test centenaire de la théorie de la relativité générale d’Einstein. L’équipe d’astronomes a mesuré la masse d’une étoile de type naine blanche, le résidu final de l’évolution d’une étoile normale, en voyant combien elle dévie la lumière d’une étoile plus lointaine en arrière-plan.
C’est la première fois que ce type d’observation est mené à bien avec le télescope Hubble. Les données fournissent une estimation sûre de la masse de la naine blanche et donnent un aperçu de la structure et de la composition de l’étoile brûlée.
D’abord proposé en 1915, la théorie de la relativité générale d’Einstein décrit comment les objets massifs déforment l’espace, que nous ressentons comme la gravité. La théorie a été vérifiée expérimentalement quatre ans plus tard, lorsqu’une équipe dirigée par l’astronome britannique Sir Arthur Eddington a mesuré combien la gravité du Soleil a dévié l’image d’une étoile d’arrière-plan lorsque sa lumière a frôlé le disque du Soleil lors d’une éclipse solaire, un effet appelé microlentille gravitationnelle.
Les astronomes utilisent déjà cet effet pour observer des images agrandies de galaxies lointaines ou, à plus grande distance, pour mesurer de minuscules changements dans la position apparente d’une étoile sur le ciel. Cependant, les chercheurs ont dû attendre un siècle avant que des télescopes assez puissants pour détecter ce phénomène de déviation gravitationnelle causée par une étoile en dehors de notre système solaire soient disponibles. La déviation est si petite que seul le télescope Hubble pouvait la mesurer.
L’étoile naine blanche proche Stein 2051B a été observée alors qu’elle passait devant une étoile d’arrière-plan. Lors de l’alignement, la gravité de la naine blanche a courbé la trajectoire de la lumière de l’étoile éloignée, modifiant sa position sur le ciel d’environ 2 millièmes de seconde par rapport à sa position réelle. Une déviation 1 000 fois plus petite que celle mesurée par Eddington, lors de son expérience de 1919. Cette déviation est si petite que cela équivaut à observer une fourmi traversant une pièce de 25 cents d’une distance d’environ 2 500 kilomètres.
À l’aide de la mesure de déviation, les astronomes de Hubble ont calculé que la masse de la naine blanche représente environ 68% de la masse du Soleil. Ce résultat correspond aux prévisions théoriques.
La technique ouvre une fenêtre sur une nouvelle méthode pour déterminer la masse d’une étoile. Normalement, si une étoile a un compagnon, les astronomes peuvent déterminer sa masse en mesurant le mouvement orbital des étoiles dans le système double. Bien que Stein 2051B ait un compagnon, une naine rouge brillante, les astronomes ne peuvent pas mesurer avec précision leur masse car les étoiles sont trop éloignées l’une de l’autre. Les deux étoiles sont distantes d’au moins 8 milliards de kilomètres – soit environ deux fois la distance entre Pluton et le Soleil.
L’analyse des données du télescope Hubble a également permis aux astronomes de valider indépendamment la relation entre le rayon d’un naine blanche et sa masse, une idée proposée pour la première fois en 1935 par l’astronome américano-indien Subrahmanyan Chandrasekhar.
Les chercheurs envisagent d’utiliser le télescope Hubble pour mener une étude similaire de microlentilles avec l’étoile Proxima Centauri, la voisine stellaire la plus proche de notre système solaire.
Les résultats de la recherche paraissent dans l’édition du 9 juin de la revue Science.
http://science.sciencemag.org/content/sci/early/2017/06/06/science.aal2879.full.pdf
À propos de Stein 2015B
L’étoile Stein 2051B est nommée en l’honneur de son découvreur, le prêtre catholique néerlandais et astronome Johan Stein. Elle est située à 17 années-lumière de la Terre et son âge est d’environ 2,7 milliards d’années. L’étoile d’arrière-plan est à environ 5 000 années-lumière.
Source et renseignements :
Professeur Pierre Bergeron
Centre de recherche en astrophysique du Québec
Université de Montréal
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Robert Lamontagne
Responsable des relations avec les médias
Centre de recherche en astrophysique du Québec
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