Relativité Générale - LUTH - Observatoire de Paris

3.4 Décalage spectral gravitationnel (effet Einstein) 69
Fig. 3.5 – Spectre de l’étoile à neutrons dans la binaire X de faible masse EXO 0748-676, obtenu à
l’aide du satellite XMM-Newton et ayant permis la mesure du décalage spectral spectral gravitationnel :
z = 0.35 (source : Cottam et al. 2002 [24]).
Spectre de l’étoile à neutrons EXO 0748-676
Ce n’est qu’en 2002 que l’on a pu identifier pour la première fois des raies spectrales à
la surface d’une étoile à neutrons, grâce aux observations de la binaire X EXO 0748-676
à l’aide du satellite XMM-Newton (cf. Fig. 3.5). Il s’agit de raies du fer et de l’oxygène
fortement ionisés (Fe xxvi, Fe xxv et O viii). Le décalage vers le rouge gravitationnel
de ces raies est
z = 0.35 (3.81)
(Cottam et al. 2002 [24]). Pour une valeur aussi importante, il faut utiliser (3.61) et non
plus (3.62) ; on obtient alors
Ξ = GM
c2
R = 0.23. (3.82)
Comme on ne connaît pas le rayon de cette étoile, il ne s’agit pas d’un test de la relativité
générale. Par contre, cela fournit une contrainte intéressante sur l’équation d’état de la
matière nucléaire, puisque Ξ = 0.23 est équivalent à la relation masse-rayon suivante :
M
1.4 M⊙
= R
. (3.83)
9 km
En 2004, des observations RXTE de flashes X d’origine thermonucléaire à la surface
d’EXO 0748-676 ont permis de déterminer sa période de rotation : P = 22 ms (Villarreal
& Strohmayer 2004 [39]). La largeur des raies spectrales observées par XMM-Newton est
compatible avec une telle période de rotation pourvu que le rayon de l’étoile soit compris
entre 9.5 et 15 km, ce qui colle bien avec les modèles standards d’étoiles à neutrons.
Application au GPS
L’effet Einstein constitue à ce jour le seul impact de la relativité générale sur la vie
quotidienne : si on n’en tenait pas compte dans le champ gravitationnel de la Terre
(pourtant faiblement relativiste, cf. Tab. 3.1), le système de positionnement GPS serait
complètement inopérant ! Nous détaillons tout ceci dans l’annexe A.