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Physique | Technique
Samuël Bakker, 2002 | Etagnières, VD
Nous présentons dans ce travail une étude du trou noir super massif Sgr A* se trouvant au centre de la voie Lactée, dont nous étudions la masse en étudiant une étoile en orbite de Sgr A*.
Problématique
Le but de ce travail est d’extraire des paramètres d’un ajustement l’orbite de l’étoile S2, une étoile qui orbite autour du trou noir super massif Sgr A* se trouvant au centre de la Voie Lactée. Ensuite, d’utiliser ces paramètres orbitaux pour déterminer la masse de Sgr A*. Nous entendons par là: étant donnée des positions mesurées et publiées de l’étoile S2, en déterminer une ellipse, puis appliquer les lois de Kepler pour déterminer la masse de Sgr A*.
Méthodologie
Pour réaliser un fit d’ellipse, nous nous intéressons à un problème de minimisation. Nous nous donnons deux foyers et un demi grand-axe, ainsi qu’un nuage de point. On fait alors une minimisation numérique de la somme de la distance entre un point et les deux foyers. A partir de là, le calcul pour déterminer la masse de Sgr A* est direct.
Résultats
Nous obtenons pour l’orbite de S2 une ellipse relativement peu excentrique, avec un demi-grand axe A de six virgule quatre fois dix puissance treize mètres, soit une quantité plus basse que celles admises actuellement. À partir de cela, nous déterminons une masse pour Sgr A* de trois virgule quatre plus ou moins zéro virgule cinq fois dix puissance cinq masse solaire, soit aussi une quantité plus basse que celles admises actuellement.
Discussion
Ce résultat est incomplet. L’orbite de S2 pouvant être incliné d’un angle theta par rapport à notre plan d’observation, pour obtenir une mesure correcte du demi grand-axe, il nous faudrait tout d’abord déterminer cet angle d’inclinaison. De plus, les plans d’observations se coupant selon un angle gamma, il faudrait aussi déterminer cet angle pour avoir une mesure correcte.
Conclusions
Le but de ce travail a été partiellement atteint: nous avons un premier résultat, quoi que incomplet. En effet, à partir de ce résultat il est plus dur de dire Sgr A* est bien un trou noir, la masse n’étant pas un indice suffisant dans ce cas.
Appréciation de l’expert
Dr. Nicolas Produit
Pour son projet, Samuël s’est attaqué à un monument de la physique actuelle: l’existence de trou noirs supermassifs. Le prix Nobel 2020 à récompensé Reinhard Genzel et Andrea Ghez pour leur fantastique démonstration de l’existence d’un trou noir supermassif SGRA* au centre de notre galaxie. Samuël a fait l’effort de comprendre la beauté du travail de Reinhard Genzel et de vérifier par lui même la dérivation de la Masse à partir des données expérimentales publiées.
Mention:
bien
Gymnase cantonal de BEAULIEU, Lausanne
Enseignant: Emmanuel Roland