Le soleil accélère trop !

[ChiCyg 0]

Je viens de tomber sur un article d'Astronomy & Astrophysics "L'accélération du soleil obtenue par des observations du VLBI (Very Large Base Interferometer) : http://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2012/08/aa19593-12.pdf
Malheureusement je n'ai trouvé aucun texte sur ce travail en français. Peut-être est-ce un sujet connu que j'aurais zappé ?

Le VLBI est un interféromètre radio qui utilise des télescopes placés sur des continents différents ce qui permet d'obtenir une très grande précision dans la position du soleil par rapport à des sources radio très lointaines. L'évolution de cette position permet de mesurer la vitesse du soleil et sur plusieurs années son accélération. Ce qui est fantastique c'est la petitesse de la valeur mesurée : de l'ordre de 5 mm/s/an ! en gros l'accélération d'un escargot qui passerait de l'arrêt à sa vitesse de croisière très progressivement en un an ... c'est pas violent, violent comme démarrage

Ces braves gens retrouvent donc l'accélération attendue du soleil dans la direction du centre galactique du fait de son mouvement autour du centre galactique de l'ordre de 7 mm/s/an (l'accélération sur un cercle de 8000 parsec de rayon à raison d'un tour par 200 millions d'années : faites le calcul). Là tout va bien !

Mais ils trouvent aussi une accélération inattendue perpendiculairement au disque galactique d'à peu près 4 mm/s/an qui ne s'explique pas, sauf :

1) si une planète X existe qui donnerait cette accélération au soleil. Problème, les observateurs sont sûrs qu'il n'y a pas de planète de la masse de Mars à moins de 150 UA du soleil ou de la masse de 4 Jupiter à une distance de moins de 3500 UA et même dans ces cas, l'accélération serait dix fois trop faible,

2) si le soleil oscille en passant au dessus puis en dessous du disque galactique (il décrit une sorte de sinusoïde dans son mouvement autour du centre galactique). Problème, le soleil serait actuellement plutôt du mauvais côté du disque pour expliquer cette accélération (le soleil est côté nord, l'accélération devrait pointer vers le sud, or elle est mesurée vers le nord), sauf à supposer un gauchissement du disque galactique et modifier la répartition des masses dans le disque telle qu'on croyait la connaître,

3) si le soleil possède un compagnon à ce jour non détecté auquel il serait gravitationnellement lié. Problème, ce compagnon n'est pas identifié ! Mais c'est l'hypothèse préférée des auteurs.

C'est ce que j'adore en astronomie, arriver à extraire des mesures des choses surprenantes. D'accord c'est moins spectaculaire que poser un joujou de kg sur Mars, c'est autre chose ...

[jfleouf 3 394]

Merci pour l'info, ça a l'air super intéressant. Une question peut-être stupide, mais pourquoi ne pas envisager que le soleil est entrain d'être éjecté de la galaxie ? Au lieu d'un mouvement sinusoïdale, le soleil partirait tout simplement hors du plan de la galaxie ?
Est-ce que ça semble possible ?

jf

[Bruno- 3 987]

Et si c'était un coup de la matière noire ou, pire, de l'énergie sombre ?...

[jfleouf 3 394]

En fait, en réfléchissant je me rends compte que j'ai loupé quelque chose: pourquoi exclure l'hypothèse que le Soleil est tout simplement encore dans la phase ascendante de la sinusoïde ? Le fait que le Soleil soit du côté Nord du bulbe ne dit pas qu'il doit repartir vers le Sud maintenant, seulement une fois qu'il a atteint la crête Nord de la sinusoïde.
J'ai rien compris ou bien ?

[Kirth 4 250]

@jfleouf

ChiCyg fait référence à l'accélération, pas à la vitesse.
Si la courbe était une sinusoïde autour du plan galactique, la composante orthogonale du vecteur accélération devrait être dirigée vers le Sud dès que le Soleil est au Nord, et réciproquement.
Ou, dit autrement, la composante orthogonale de la vitesse vers le nord diminuerait dès que le Soleil se trouverait au nord du plan. Elle diminuerait jusqu'à s'annuler, on serait alors à l'altitude max au-dessus du plan, puis on repartirait vers le Sud. Si la vitesse vers le nord diminue, c'est que l'accélération pointe vers le Sud.
Là, au contraire, l'accélération continue à pointer au Nord, alors que le Soleil est au Nord du plan...

@ChiCyg

Je n'ai pas eu le temps de lire l'article mais tu écris que les chercheurs penchent pour un compagnon lié gravitationnellement au Soleil.
La précision des mesures permet-elle de définir précisément le vecteur accélération? Si oui, ne suffirait-il pas de chercher une étoile faible dans cette direction?

[ChiCyg 0]

Kirth,

Ce qui est fascinant dans cette histoire, c'est le contraste entre la précision des mesures astrométriques qui permettent de mesurer une accélération du soleil par rapport à des sources lointaines aussi fantastiquement faible que quelques millimètres par seconde par an et l'imprécision des autres données : distance au centre galactique de 7500 à 8500 parsec, vitesse du soleil autour du centre galactique de 195 à 255 km/s (la vitesse du soleil est connue par rapport au lointain mais pas celle du centre galactique), méconnaissance des masses à proximité du soleil, ...

Au final ils obtiennent une accélération de 9.10 ± 1.74 mm/s/an dans la direction du centre galactique, 0.56 ± 1.60 mm/s/an dans la direction de la rotation du soleil et 4.53 ± 1.88 mm/s/an dans la direction perpendiculaire au plan galactique). On voit par là que la direction du compagnon putatif déduit de ces valeurs est très imprécise.

[JD 8 992]

Ben franchement, une telle accélération devrait faire l'objet d'un grand silence et pas d'une publication. On a maintenant de telles capacités de mesure, que :
- on se croit obligé de trouver une cause à tout, y compris quand le soleil accélère comme un escargot ;
- compte tenu qu'on est dans le bruit de la mesure, il y a sûrement plein d'autres explications parasites, autres que celle d'une réelle accélération.

Moi je dis que quand un scientifique ne sort rien de plus que ça, il devrait juste être autorisé à fermer sa gueule...

[ChiCyg 0]

Pas du tout, JD, c'est justement quand on trouve des choses inattendues que ça devient intéressant. Par exemple, Michelson avec son interféromètre se dit "tiens on doit pouvoir déduire la vitesse de la terre en mesurant la différence de la vitesse d'arrivée de la lumière suivant la direction" et vlan il ne trouve aucune différence. Ca a quand même débouché sur la théorie de la relativité, c'est pas tout à fait rien !

Je ne dis pas qu'on est dans la même situation, mais la mesure d'accélération "verticale" du soleil a déjà été faite avec d'autres méthodes et des résultats similaires, elle est très probablement réelle. Reste à trouver sa cause : contrairement à ce que tu dis si on fait de l'astronomie c'est bien pour trouver des causes.

Tout le savoir faire, toute l'élégance, tout le génie réside dans la capacité à dégager de la gangue du bruit des mesures (bruit généralement énorme en astronomie) l'éclat merveilleux d'un phénomène physique et le relier à une cause

[JD 8 992]

Ok, mais sans théorie derrière...

[Kirth 4 250]

ChiCyg,

Merci pour ces précisions.
cela dit, j'ai un peu de mal à conceptualiser ce que tu as écrit dans ton dernier message. En fait, j'ai même dû comprendre quelque chose de travers:

Tu écris: "la vitesse du soleil est connue par rapport au lointain"
Ça, c'est issu des mesures interférométriques, OK.

puis: "... mais pas celle du centre galactique".
Donc on ne connait vraiment ni notre position ni notre vitesse dans le référentiel galactique. OK.

Comment alors peut-on déduire des valeurs précises de notre accélération dans le référentiel galactique?

[ChiCyg 0]

Kirth,

D'abord je pense que j'ai écrit une ânerie. En fait, il me semble qu'on ne mesure pas la vitesse du soleil mais directement son accélération.
Il s'agit de "l'aberration de la lumière" : quand on est en mouvement latéral par rapport à une source on observe que cette source se décale par rapport à la position à laquelle on la verrait sans mouvement latéral (un peu comme un voilier qui avance dans un vent de travers, plus il avance vite, plus le vent lui paraît venir de l'arrière).

Comme les mesures interférométriques sont très précises ce décalage peut-être mesuré, sauf qu'on ne connaît pas la position qu'auraient les sources si le soleil était fixe par rapport à elles. Donc on ne peut que mesurer une variation dans le temps de ces positions et donc une accélération.

En revanche, il faudrait transporter le VLBI au centre galactique (méfiance y a peut-être un gros trou noir ) pour mesurer l'accélération du centre galactique. Comme c'est un peu difficile à réaliser je pense que les auteurs supposent que ce centre galactique ne subit aucune accélération par rapport aux sources lointaines (donc a un mouvement rectiligne uniforme). Ca doit facilement se justifier compte-tenu des distances en présence (malgré les masses), sachant que le soleil dans le disque de la galaxie ne subit qu'un modeste 5 mm/s/an ...

J'espère ne pas avoir écrit de nouvelles âneries ou alors pas trop grosses

[Kirth 4 250]

Salut ChiCyg,

J'ai lu l'article en détail, parce que ça me turlupinait vraiment.
Voici ce que j'ai compris, merci de me corriger si tu vois des erreurs:

1- L'aberration de la lumière est le décalage de la direction apparente d'une source lumineuse dû la vitesse de l'observateur. Si la position apparente d'une source lointaine, corrigée des effets connus de parallaxe, varie avec le temps, c'est que la vitesse de l'observateur varie, et que donc il accélère

2- L'équipe dont il est question a analysé des séries d'observations sur une période de plus de 30 ans pour 550 sources radio lointaines, par lointaines j'entends extragalactiques.

3- De ces mesures, ils ont inféré le vecteur accélération du barycentre du système solaire (SSB). Pour ce faire, le VLBI étant fixe dans le référentiel géocentrique, ils ont corrigé de tous les phénomènes purement terrestres tels que sa révolution, sa rotation, la précession des équinoxes, les marées, etc...

Ce processus permet si je le comprends bien d'obtenir l'accélération du SSB par rapport à des sources lointaines.
Or, les auteurs déduisent aussi l'accélération du SSB par rapport au centre galactique. Il me semble que cela suppose que la vitesse de la Voie Lactée par rapport aux dites sources est constante. Cela suppose il me semble de négliger, ou d'intégrer dans le calcul (ce qui n'est pas dit) l'influence de l'accélération de l'expansion de l'univers. C'est ça qui me chiffonnait un peu, alors j'ai pris ma calculette.

Prenons l'exemple de la source 3C84, qui a été utilisée, et qui est associée à NGC1275, située à 73 Mpc. Je ne vais pas entrer dans les équa diff, je suis un peu rouillé pour être honnête, mais on va faire une approximation:
La constante de Hubble est de 73 km/s/Mpc (ça fait deux 73, c'est un hasard complet). NGC1275 s'éloigne donc à une vitesse de de 73*73 = 5329 kms-1. En 30 ans, elle s'est éloignée de 5 10^12 km, soit environ 0.16 pc, soit 1.6 10^-7 Mpc. J'en déduis que sa vitesse a dû augmenter sur la période de 73 km/s/Mpc * 1.6 10^-7 Mpc = 1.2 10^-5 kms-1, soit 12 mms-1.
12mms-1 d'accélération, mais sur 30 ans, donc 0.4 mm/s/an.

Je ne sais pas ce que tu en penses, mais ça me parait tout sauf négligeable par rapport aux ordres de grandeur de 4 mm/s/an de valeur globale de leur accélération verticale.

Alors, quoi:
J'ai tout faux (probable mais STP dis-moi où je me plante), ou bien ils ont vraiment omis de prendre en compte un phénomène, ou bien ils l'ont fait mais ne l'ont pas écrit?

Alex

[Kirth 4 250]

Doublon

[Ce message a été modifié par Kirth (Édité le 23-08-2012).]

[ChiCyg 0]

Salut Kirth,

On est au moins deux à s'intéresser au sujet, c'est déjà ça .

Je comprends les mêmes choses que toi, enfin ce n'est pas une garantie ...

Simplement, un détail, je pense que la parallaxe des sources lointaines est considérée comme nulle.

Concernant l'expansion, je pense qu'elle n'intervient pas du fait qu'elle se manifeste par une vitesse radiale (dans la direction de la source) et non pas transverse donc son accélération éventuelle ne modifie pas l'aberration (au moins au premier ordre).

D'autre part, si l'expansion n'accélère ni ne ralentit, la vitesse d'expansion entre deux sources est constante dans le temps. Ce qui fait que, dans ce cas, la constante de Hubble diminue dans le temps (les sources gardent la même vitesse relative mais s'éloignent). En revanche si l'expansion accélère, il y aurait une accélération radiale entre le soleil et ces sources mais sans effet sur l'aberration.

Je n'ai pas eu le temps de regarder (et n'aurai pas le temps dans les jours qui viennent), mais les auteurs font état d'autres mesures de cette accélération (qui donnent des résultats à peu près compatibles avec les leurs) il faudrait voir quelle est cette autre méthode (je crois à partir de pulsars).

[PascalD 4 385]

J' ai pas encore lu l' article, je rentre de vacances hors couverture internet ...

Pour compléter l' interrogation de Bruno, qui ne semble pas avoir ému les foules :

Etant donné d'une part, que les courbes de rotations galactiques impliquent l' existence d'une "source inconnue de gravitation" hors du disque (alias "matière noire"), dont la distribution reste mal connue, et que d'autre part à l' échelle du système solaire, la distribution de matière "pas noire" doit s' éloigner pas mal de celle d'un disque homogène, ne faut-il pas s' attendre à ce que le système Solaire ne décrive pas exactement la trajectoire théorique d'une masse test (le système solaire) soumis au champs gravitationnel d'un disque fin et homogène (le disque galactique) ?

[Ce message a été modifié par PascalD (Édité le 24-08-2012).]

[ChiCyg 0]

PascalD, c'est bien de se déconnecter un peu ... mais votre interrogation commune avec Bruno me semble un peu déconnectée : si on pense que le mouvement du Soleil consiste à tourner à une distance à peu près constante autour du centre galactique en oscillant au dessus et en dessous du disque galactique, difficile d'expliquer autre chose qu'une accélération de quelques mm par s et par an en direction du centre galactique et une certaine accélération dans la direction du plan du disque, non ?
Il ne me semble pas qu'on ait observé que matière et/ou énergie sombre fassent partir les étoiles d'une galaxie dans tous les sens J'ai faux ?