Comment mesurer le poids d’un objet à distance ? Vous pourriez deviner à sa distance et donc déduire sa taille. Peut-être pourriez-vous spéculer davantage sur sa densité, ce qui conduirait éventuellement à une estimation du poids. Mais ce sont loin des études empiriques exactes que les astrophysiciens aimeraient avoir lorsqu’ils essaient de comprendre le poids des étoiles. Aujourd’hui, pour la toute première fois, des scientifiques ont découvert de manière empirique le poids d’une seule étoile distante, et ils l’ont fait en utilisant la lentille gravitationnelle.
La lentille gravitationnelle est une technique qui existe depuis plus de 100 ans à ce stade. Posée pour la première fois par Einstein dans le cadre de sa théorie générale de la relativité, la lentille gravitationnelle se produit lorsqu’un objet massif se déplace devant une source de lumière plus éloignée et que la lumière se courbe essentiellement autour de l’objet massif au premier plan. Il existe des exemples spectaculaires de cela en astronomie, notamment les caractéristiques connues sous le nom d’anneaux d’Einstein, où un trou noir dévie la lumière d’une étoile.
L’un des exemples les plus connus de son utilisation pour déterminer le poids d’une étoile était une expérience sur notre propre Soleil. En 1919, Frank Dyson et Arthur Eddington ont vu le premier cas confirmé de lentille gravitationnelle lors d’une éclipse solaire. Leurs données ont été l’une des premières confirmations observationnelles de la théorie générale d’Einstein et ont montré la puissance de la technique à ce jour.
Crédit : NASA
Cependant, jusqu’à présent, il a été difficile pour les astronomes de tenter de trouver un cas où ils pourraient isoler une seule étoile éloignée et trouver le même effet de lentille que Dyson et Eddington ont vu sur le Soleil (certes beaucoup plus proche). Ils ont donc eu recours à d’autres tactiques pour découvrir le poids des étoiles, notamment en utilisant la mécanique gravitationnelle des paires binaires pour estimer le poids de chacune d’elles.
Mais avec de meilleurs télescopes viennent de meilleures observations, et les observations d’un télescope ont conduit à des observations plus précises d’un autre lors d’un événement extraordinaire – une naine blanche solitaire passée devant une étoile de fond. La naine blanche solitaire, connue sous le nom de LAWD 37, n’est qu’à environ 15 années-lumière de la Terre – suffisamment proche pour apparaître relativement clairement dans les observations. Gaia, le télescope de catalogage d’étoiles de l’Agence spatiale européenne, l’a suivi avec quelques milliards d’autres étoiles.
En parcourant les données de Gaia, des chercheurs de l’Université de Cambridge, où Eddington était à l’origine basé, ont découvert que le chemin de LAWD 37 le mènerait directement devant une étoile de fond en novembre 2019. Et ils pensaient ne connaître que le télescope à observer. ce transit.
Hubble a tourné ses instruments vers LAWD 37 pendant le transit et a détecté un signal de lumière très faible mais distinctif de l’étoile d’arrière-plan qui avait été courbée autour de LAWD 37. Avec ces données, qui étaient 1/625e de la taille du signal qu’Eddington et Dyson avaient observé, ils pouvaient calculer directement la masse de LAWD 37 pour la première fois.
Cette technique est la première fois que les astronomes font ce genre d’observations, mais ce ne sera certainement pas la dernière. Il y a probablement beaucoup d’autres candidats potentiels au transit dans les énormes ensembles de données de Gaia, qui n’attendent qu’à être découverts. Et tandis que le nouvel article commence la tâche de définir les masses de naines blanches, certaines des étoiles les plus courantes de l’Univers, les astronomes auront besoin de plus d’un point de données pour les contraindre pleinement. Puisque notre propre Soleil se transformera en naine blanche à la fin de sa vie, les astronomes s’intéressent particulièrement à leurs caractéristiques. Avec l’aide de Gaia et d’autres télescopes, nous commençons tout juste à mieux les comprendre.
