Relativité Générale - LUTH - Observatoire de Paris

68 Champ gravitationnel à symétrie sphérique (métrique de Schwarzschild)
Fig. 3.4 – Schéma de l’horloge à atomes refroidis en microgravité PHARAO, qui doit être installée
sur la Station Spatiale Internationale, dans le cadre du projet ACES [Source : LKB/SYRTE/CNES].
l’horloge PHARAO, qui est une horloge à atomes de césium refroidis par laser, développée
au LNE-SYRTE (Observatoire de Paris) et au Laboratoire Kastler Brossel ( École Normale
Supérieure), et financée par le CNES (cf. Fig. 3.4). La comparaison avec des horloges à
atomes froids au sol (fontaines atomiques) devrait permettre d’affiner à 2 × 10−6 le test
de l’effet Einstein, soit un gain d’un facteur 35 par rapport à l’expérience de Vessot &
Levine. Le modèle d’ingéniérie de PHARAO est actuellement en phase de tests, avant la
construction du modèle de vol. Le lancement d’ACES est prévu pour 2014.
Spectre des naines blanches
Bien que les naines blanches soient essentiellement composées de carbone et d’oxygène,
elles possèdent en général une très fine atmosphère d’hydrogène, dont on peut observer
les raies de Balmer. On a dans ce cas M ∼ 1 M⊙ et rem = R ∼ 5000 km, si bien que
(3.62) donne
z ∼ 10 −3 . (3.80)
L’effet n’est donc pas très facile à mesurer, d’autant plus qu’il faut le distinguer de l’effet
Doppler lié au mouvement de l’étoile par rapport à la Terre. Cela n’est possible que si
la naine blanche a un compagnon ou fait partie d’un amas d’étoiles dont on connaît la
vitesse radiale.
La mesure du décalage vers le rouge des raies de la naine blanche Sirius B a constitué
l’un des trois tests classiques de la relativité générale (après l’avance du périhélie de
Mercure et la déviation des rayons lumineux au voisinage du disque solaire). La première
valeur mesurée par W.S. Adams en 1925 était z = 6.3 × 10 −5 sur la raie de Balmer Hα,
ce qui s’accordait assez bien avec la valeur découlant du rapport M/R estimé à cette
époque, GM/(c 2 R) = 8.3 × 10 −5 , et fit conclure à la validité de la relativité générale. Or
le rayon de Sirius B déterminé à cette époque était surestimé. Les valeurs modernes de
M/R conduisent plutôt à GM/(c 2 R) = 2.8 × 10 −4 , ce qui ne correspond pas du tout à
la valeur de z mesurée par Adams. Heureusement, les valeurs actuelles de z concordent
avec ce nouveau GM/(c 2 R). Pour plus de détails sur cette histoire, on pourra consulter
Greenstein et al. (1985) [25].