• Astrophysique: les données de Spitzer ont permis de tester avec succès, à l'aide du quasar OJ 287, la théorie des trous noirs relativement au 'théorème de la calvitie'! ____¤202005

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Spitzer Observations of the Predicted Eddington Flare from Blazar OJ 287» sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal Letters et disponibles en pdf, a testé, grâce aux «observations du défunt télescope Spitzer», la théorie des trous noirs en relation avec le 'théorème de la calvitie' au moyen du quasar OJ 287 (*), qui est produit par un système binaire de deux trous noirs supermassifs constituant un laboratoire d'astrophysique relativiste.

     

    Rappelons tout d'abord que le théorème de la calvitie, qui est le «No hair theorem» en anglais, affirme qu'un trou noir et son champ de gravitation sont uniquement déterminés par au plus trois quantités (si l'on exclut les charges magnétiques associées aux monopoles que l'on n'a jamais observées) et même, en pratique, uniquement deux en astrophysique, à savoir une masse totale et un moment cinétique total associé à une rotation du trou noir».

     

    Alors que ces deux nombres «ne sont pas suffisants pour décrire le champ de gravitation d'un objet comme la Terre ou le Soleil car la matière dans ces astres est répartie de façon inhomogène avec des densités variables», il n'en est pas de même avec un trou noir qui est «un objet parfaitement lisse».

     

    Comme, dans les années 1970, «Kip Thorne avait proposé un scénario pour tester, en partie au moins, la validité du théorème de la calvitie avec un trou noir» en trouvant un objet en orbite autour d'un trou noir et en analysant ses mouvements pour voir «à quel point sa trajectoire était régulière ou au contraire perturbée par un champ de gravitation inhomogène», l'étude ici présentée a tenté l'expérience avec le quasar OJ 287.

     

    Concrètement, «ce quasar est un trou noir supermassif situé à environ 3,5 milliards d'années de la Terre», l'un des plus massifs observés «puisqu'il contient environ 18 milliards de masses solaires». Cependant, «il n'est pas seul car un trou noir également supermassif mais ne contenant que 150 millions de masses solaires (celui de la Voie lactée en contient 4) est en orbite très rapprochée autour de lui».

     

    Plus précisément, «le second trou noir ne met que 12 ans pour boucler cette orbite mais celle-ci est inclinée au-dessus du plan du disque d'accrétion entourant le trou noir principal et elle subit un mouvement de précession comme dans le cas de Mercure autour du Soleil du fait de la théorie de la relativité générale» de sorte que, depuis des décennies d'observations, le petit trou noir passe «deux fois à travers le disque d'accrétion pendant une période de 12 ans mais à des dates qui peuvent être espacées d'entre un à dix ans».

     

    Ainsi, «à chaque passage dans le disque d'accrétion, il se produit une brusque éruption qui fait quadrupler la brillance du quasar pendant 48 h comme si un milliard d'étoiles s'allumaient brutalement, ce qui est supérieur à la luminosité de la Voie lactée». Une modélisation de cette situation effectuée il y a dix ans, avait permis de «prédire à quelques semaines près l'occurrence d'une éruption». Elle a été affinée, «toujours en tenant compte des pertes d'énergie sous forme d'ondes gravitationnelles subies par ce trou noir binaire», de façon que «l'occurrence du flash de lumière émis le 31 juillet 2019» a été prédit à quelques heures près.

     

    Cependant, comme «ce flash n'était pas observable avec les instruments terrestres car, à ce moment là, OJ 287 était de l'autre côté du Soleil par rapport à la Terre, hors de vue de tous les télescopes au sol, et en orbite terrestre», c'est Spitzer, situé «à environ à 254 millions de kilomètres de la Terre, soit plus de 600 fois la distance entre la Terre et la Lune», qui a été mis à contribution (il n'était alors «pas encore retiré du service (ce fut le cas en janvier 2020)»).

     

    Au bout du compte, le succès de cette prévision, qui «montre que le champ de gravitation autour de OJ 287 est bien celui attendu sur le théorème de la calvitie» accrédite «l'idée qu'il y a bien un trou noir de Kerr en rotation décrit par les équations de la théorie de la relativité générale d'Einstein et pas un autre objet exotique encore inconnu, éventuellement décrit par une autre théorie de la gravitation au cœur de la galaxie hébergeant le quasar».

     

    Lien externe complémentaire (source Simbad)

    (*) OJ 287

     

     


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