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Dans la Voie Lactée Dans Andromède   Hello !
Qu'est, la lentille gravitationnelle, devenue ?
 

Introduction

Les lentilles gravitationnelles sont induites par les objet massifs. Cela peut se manifester sous différentes formes, en particulier sous forme de "caustiques".
Dans certains de ses effets, l'optique gravitationnelle est très proche de l'optique conventionnelle. C'est grâce à ce phénomène de caustiques que des exoplanètes peuvent être détectées.

 

Détection d'une exoplanète

Lors du passage d'une planète dans une caustique générée par la masse de son étoile, sa lumière est amplifiée et cette variation de luminosité, bien que faible, est mesurable.

Ainsi, le 25 Janvier 2006, L'ESO annonce la découverte de l'exoplanète OGLE-2005-BLG-390 par l'observation de la variation de luminosité due au passage de cette planète dans une caustique due à la microlentille gravitationnelle associée à son étoile.

 

Questions

  • Pourrait-on observer le même phénomène entre un trou noir hyper massif et des étoiles qui gravitent autour ?

  • Verrait-on alors aussi des déformations apparentes des trajectoires elliptique, des étoiles, par ces effet de lentilles ?

  • Ces phénomènes ont-ils déjà été observés ?

 

Le centre de la Voie Lactée, Saggitarius A hébergerait un Trou Noir de 4 millions de masses solaires.
Le Trou noir a été "confirmé" par

  1. Des variations de luminosité en rayonnement X de Saggitarius A qui s'expliqueraient par l'accrétion de matière (disque d'accrétion) vers le trou noir.

  2. Des émissions à 511 Kev, signature évidente de la présence d'antimatière.

 

Source: ESO

Autour de ce trou noir gravitent de nombreuses étoiles dont il a été possible d'observer les mouvements (Lumière infrarouge).
Une animation au format mpeg est disponible en cliquant dans l'image ci-contre.
Ce sont les trajectoires elliptiques et les vitesses de ces étoiles qui ont permis de mesurer la masse de Saggitarius A.

On constate que :

  1. Les trajectoires des étoiles sont parfaitement elliptiques. A aucun moment elles ne semblent déformées par un effet de lentille.

  2. Aucune de ces étoiles ne semble manifester, dans leurs trajectoires, une variation d'éclat significative pouvant révéler le passage dans une caustique et donc la présence d'une lentille gravitationnelle.

Que sont les caustiques devenues ?

 

Une reconstitution en trois dimensions des trajectoires de ces étoiles, réalisée au format mpeg, par l'UCLA Division of Astronomy and Astrophysics, est disponible en cliquant dans l'image ci-contre.

Cette reconstitution montre, elle aussi la parfaite ellipticité des orbites.

Notons que, du fait des lois de la Relativité, des observations supplémentaires devraient révéler des variation importantes du périhélie de ces étoiles. Ces variations devraient confirmer la masse du Trou Noir.

La 1ere loi de Képler et sa généralisation

Star Orbiting Massive Milky Way Centre

Dans le référentiel héliocentrique, l'orbite de chaque planète est une ellipse dont l'un des foyers est occupé par le soleil.
On peut exprimer cela autrement en disant que le soleil et les planètes sont en rotation autour de leur centre de gravité commun, lequel est situé près du centre du Soleil, donc à l'intérieur de ce dernier.
Il en va de même pour les étoiles en rotation dans le centre galactique.
Mais pour deux objets, ayant des masses du même ordre de grandeur, le centre de gravité est situé à l'extérieur de ces deux objets.
Les deux foyers peuvent alors être très proches, voire, à la limite confondus. (orbites circulaires)
Tout se passe comme si ces deux objets tournaient alors autour d'un objet virtuel qui est leur centre de gravité.
Si on ajoute une étoile, elles tournent toujours autour du centre de gravité qui leur est commun. Puis en ajoutant N étoiles, on a un ensemble d'étoiles qui tournent toujours autour du centre de gravité commun, c'est à dire autour d'un objet virtuel !

L'amas globulaire, M 13

Nous avons alors l'illusion de la présence d'un objet hyper massif au centre d'un amas d'étoiles. (amas ouvert ou amas globulaire)

Un Objet Virtuel Massif se manifesterait donc dans le centre de la Voie Lactée.

Un objet virtuel de 4 millions de masses solaires peut-il induire un effet de lentilles gravitationnelles ?

Oui car le champ gravitationnel apparent induit est le même que si un objet de cette masse était physiquement présent au centre de l'amas d'étoiles. Les trajectoires et les vitesses des étoiles le démontrent.

Notons alors que, dans ces conditions, la relation masse luminosité serait faussée par ce biais !

Cela ne vous rappelle pas une histoire de matière noire ?
 

Question :

Y a t'il un trou noir au centre des amas globulaires ?

Compte tenu des ages de certains des amas connus (10 milliards d'années), de la densité en étoiles et de la probabilité de collisions au cœur des amas, un trou noir devrait être présent dans la majorité des amas globulaire. Or ce n'est, semble t'il, pas le cas.

Un Objet Virtuel Massif se manifesterait-il dans les amas globulaires ?

 
Remarques
et
Conclusions :
  • Le rayonnement X détecté n'est pas la preuve de l'existence d'un Trou Noir. D'autres raisons sont possibles.

  • Le rayonnement à 511 Kev n'est pas non plus une preuve de la présence d'un Trou Noir. Là aussi d'autres causes sont possibles.

  • Le Champ gravitationnel étant équivalent dans les deux cas, une variation du périhélie des orbites ne serait pas davantage une preuve en faveur du Trou Noir.

  • Pour la même raison, des effets de lentille gravitationnelle ne seraient pas non plus une preuve.

Dans tous les amas globulaires et dans tous les centres galactiques nous pouvons être devant la même situation ambiguë.

Nous sommes bien en présence d'un

Mais cela ne signifie pas que les Trous Noirs n'existent pas :

   §  Dans le cas de Sgr A* L'ambigüité avait déjà été levée le 16 octobre 2002 dans une publication de l'ESO :
The motion of a star around the central black hole in the milky way.
L'étoile "S2", dont on voit la trajectoire ci-contre, est passée en 2002 avec une vitesse de 5000 km/s à 17 heures-lumière de Sgr A* (moins de trois fois la distance Soleil-Pluton). Cette mesure montre clairement qu'il s'agit bien d'un trou noir et non d'un amas globulaire. (Source : Madame Suzy Collin Zahn dans un article publié dans L'Astronomie N° 70 / Mars 2014 - pages 20 à 29 (SAF).

Et dans d'autres galaxies ?

Par exemple dans Andromède...

Etat d'un Astrophysicien après avoir avalé un Os du Cosmos 
Source : ESO
Trajectoires des étoiles autour de Sgr A
 

Documentation

  1. Le trou noir central de notre Galaxie.
  2. Detection of hard X-ray emission from the Galactic  nuclear region with INTEGRAL.
  3. La source d'antimatière du centre galactique.
  4. Early SPI/INTEGRAL measurements of galactic 511 keV line. emission from positron  annihilation.
  5. Early SPI/INTEGRAL contraints on the morphology of the 511 keV line emission in the 4th galactic quadrant.
  6. Hypernovae/GRB in the Galactic Center as possible sources of Galactic Positrons.

 Créé le: 14/06/2007
 
Dernière mise à jour: 04/10/16 

L'Os d'Andromède :

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