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    Comment peser les étoiles avec une lentille gravitationnelle

    Image du télescope PAN-STARRS à Hawaï début 2011 avec l'étoile de premier plan Ross 322 (carré bleu) et l'étoile d'arrière-plan (au centre du cercle vert) qui sera traversée par Ross 322 dans les prochaines semaines. D'ici l'été 2015, Ross 322 s'était déplacé à la position du triangle bleu (mesuré par Gaia). Depuis, il s'est déplacé le long de la ligne bleu-rouge et est actuellement proche de la position de l'étoile d'arrière-plan. Crédit :Astronomie &Astrophysique

    Astronomie &Astrophysique publie les prédictions des passages d'étoiles de premier plan devant les étoiles d'arrière-plan. Une équipe d'astronomes, grâce aux mesures ultra-précises du satellite Gaia, ont prévu avec précision deux passages dans les prochains mois. Chaque événement produira des changements dans la position de l'étoile d'arrière-plan en raison de la déviation de la lumière par gravité, et permettra la mesure de la masse de l'étoile du premier plan, ce qui est extrêmement difficile à déterminer par d'autres moyens.

    Chaque étoile de la Voie lactée est en mouvement. Mais à cause des distances leurs changements de position, les mouvements dits propres, sont très petites et ne peuvent être mesurées qu'à l'aide de grands télescopes sur de longues périodes. Dans de très rares cas, une étoile au premier plan dépasse une étoile en arrière-plan, à proximité, vu de la Terre. La lumière de cette étoile d'arrière-plan doit traverser le champ gravitationnel de l'étoile de premier plan où, au lieu de suivre des chemins droits, les rayons lumineux sont courbés. C'est comme une lentille, sauf qu'ici la déviation est causée par la distorsion de l'espace et du temps autour de tout corps massif. Cet effet était l'une des prédictions fondamentales de la théorie de la relativité générale d'Einstein et a été vérifié dans les tests du système solaire pendant des décennies. Cette distorsion de la lumière par l'étoile de premier plan est appelée lentille gravitationnelle :la lumière de l'étoile d'arrière-plan est déviée ou focalisée dans un angle plus petit, et l'étoile apparaît plus brillante. L'effet principal est le changement de la position apparente de l'étoile sur le ciel car la déviation déplace le centre de la lumière par rapport à d'autres étoiles plus éloignées. Ces deux effets dépendent d'une seule chose, la masse du corps de lentille, dans ce cas celui de l'étoile du premier plan. Ainsi, la lentille gravitationnelle est une méthode de pesée des étoiles. Réellement, mesurer la masse des étoiles qui ne font pas partie d'une étoile binaire est par ailleurs extrêmement difficile à faire.

    Précédemment, la difficulté de cette méthode était de pouvoir prédire les mouvements des étoiles avec une précision suffisante. L'ensemble de données spectaculaire de littéralement des milliards de positions stellaires et de mouvements propres récemment publiés sous le nom de Gaia Data Release 2 par le consortium ESA Gaia a rendu cette recherche possible. Ces données ont été utilisées par Jonas Klüter, qui fait un doctorat. à l'université de Heidelberg, rechercher des passages d'étoiles si proches. Parmi les nombreuses rencontres rapprochées qui se produiront au cours des 50 prochaines années, deux passages sont en cours en ce moment :les séparations angulaires les plus proches seront atteintes dans les prochaines semaines avec des effets mesurables sur les positions des étoiles de fond. Les noms de ces deux étoiles de premier plan sont Luyten 143-23 et Ross 322; ils se déplacent dans le ciel avec des vitesses apparentes d'environ 1, 600 et 1, 400 millisecondes d'arc par an, respectivement. Les séparations angulaires les plus proches entre les étoiles de premier plan et d'arrière-plan se produiront en juillet et août 2018, respectivement, lorsque les positions apparentes des étoiles d'arrière-plan seront décalées, grâce à l'effet de microlentille astrométrique, de 1,7 et 0,8 millisecondes d'arc. Une milliseconde d'arc correspond à l'angle sous lequel un être humain allongé à la surface de la lune serait vu. C'est une tâche difficile, mais avec les meilleurs télescopes sur Terre, ces déplacements de positions stellaires sont mesurables.

    Lorsque Ross 322 passe l'étoile de fond, sa trajectoire attendue (fine ligne verte) sera affectée et modifiée par la lentille gravitationnelle. Les changements de position caractéristiques produits par l'effet de lentille gravitationnelle sont représentés par une épaisse ligne rouge bleu-fine; les points noirs marquent certaines dates. Le décalage le plus important entre la position réelle (ligne bleu-rouge) et la position non perturbée (ligne verte) est attendu début août 2018. Crédit :Astronomy &Astrophysics




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