Contrairement à ce que l’on pense, le centre de gravité du Système solaire n’est pas situé exactement au milieu du Soleil, en raison de l’attraction gravitationnelle des planètes, mais un peu à l’extérieur de la surface. Des chercheurs ont aujourd’hui réussi à calculer ce point à 100 mètres près. Une découverte qui devrait notamment permettre de mieux détecter les trous noirs.

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Le centre du Système solaireSystème solaire autour duquel tournent les planètes ? Facile : c'est le centre du soleil. Une règle de base qu'on apprend au collège. Sauf qu'en réalité, ce n'est pas si simple. Car chaque corps du Système solaire exerce également sa propre attraction gravitationnelle sur l'étoileétoile, ce qui la fait bouger un tout petit peu. La plus grosse influence exercée sur le SoleilSoleil provient de Jupiter, dont la massemasse équivaut à elle seule à 2,5 fois celle de toutes les autres planètes du Système solaire. Résultat, le centre de gravitégravité du système Jupiter-Soleil est situé à environ 750.000 kilomètres du centre du Soleil, pas loin de la surface.
 

Tous les objets du Système solaire, y compris le Soleil, orbitent autour d’un barycentre ici représenté en vert. © Dr James O'Donoghue, YouTube

Au total, le centre de gravité (ou barycentrebarycentre) du Système solaire se situe donc quelque part près de sa surface, mais en raison du grand nombre d'influences gravitationnelles en jeu, on avait jusqu'ici beaucoup de mal à évaluer sa position précise. Des chercheurs de l'université Vanderbilt ont aujourd'hui réussi à estimer ce barycentre avec une précision inégalée, à 100 mètres près. Cela peut sembler vaguevague, mais si le Soleil avait la taille d'un terrain de football, ces 100 mètres représenteraient à peine l'épaisseur d'un cheveu !

Le centre de gravité du Système solaire, essentiel pour détecter les pulsars

Si les chercheurs s'intéressent autant à la question, c'est parce que le centre de gravité du Système solaire est essentiel pour déterminer les éphémérides des pulsarspulsars, ces étoiles à neutronsétoiles à neutrons qui émettent des faisceaux de rayonnement électromagnétiques à intervalles réguliers. Ces signaux sont notamment utilisés dans la détection d'ondes gravitationnellesondes gravitationnelles mais pourraient aussi servir de système de navigation interstellaire. Or, « la moindre erreur dans la détermination de la position de la TerreTerre par rapport au barycentre du Système solaire conduit à un biais dans les séries chronologiques résiduelles de la synchronisation des pulsars », avertissent les chercheurs dans leur étude publiée dans la revue The Astrophysical Journal.

Les ondes gravitationnelles des trous noirs peuvent être détectées grâce aux pulsars. © David Champion
Les ondes gravitationnelles des trous noirs peuvent être détectées grâce aux pulsars. © David Champion

Détection des ondes gravitationnelles : des résultats incohérents avec la théorie

Depuis plusieurs années, le détecteur NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitationnal Waves), qui utilise les radiotélescopesradiotélescopes de l'observatoire de Green Bank et d'Arecibo, tente de détecter les ondes gravitationnelles de basse fréquencefréquence grâce aux pulsars. Mais les modèles existants du Système solaire donnent des résultats incohérents avec les données récoltées. « En général, plus on a de données et plus on obtient un résultat plus précis, décrit Michele Vallisneri, astronomeastronome du JPLJPL et coauteur principal de l'article, mais dans ce cas nous obtenions un décalage croissant dans nos calculs au fur et à mesure des détections. »

Les scientifiques ont donc mis au point un algorithme baptisé BayesEphem, dans lequel ils ont introduit les différents paramètres (orbitesorbites et masses des planètes et des astéroïdesastéroïdes avec leur évolution dans le temps) et corrigé le tout avec un logiciellogiciel réduisant les perturbations liées aux ondes gravitationnelles pour coller aux observations du NANOGrav. Le système n'est pas parfait, puisqu'il est basé sur seulement 11 années d'observations, mais il donne tout de même une estimation plus précise du centre de gravité du Système solaire. Surtout, il fournit une base solidesolide pour les futures détections d'ondes gravitationnelles du NANOGrav ou d'autres détecteurs, font valoir les auteurs. « Nous pourrons ainsi réduire les incohérences et obtenir des éphémérides [de pulsars] grandement améliorés », font-ils valoir.