Les Femmes et la science(-fiction) – Andrea Ghez

Après Célia Ibanez, auteure de science-fiction française, le mois dernier, aujourd’hui zoom sur la chercheuse américaine Andrea Ghez.

Je l’ai découverte dans le documentaire Mystérieux trous noirs, diffusé sur Arte le 11 août 2018, alors que j’effectuais des recherches pour compléter l’écriture de mon roman L’Envol du phœnix. Quand Katie Bouman a révélé la première image d’un trou noir, l’année suivante, ce fut une évidence pour moi : ces deux femmes méritaient d’être connues, au même titre que leurs homologues masculins. C’est la raison pour laquelle elles font partie des premières femmes mises en avant dans cette série d’articles autour des « Femmes et la science(-fiction) ».

Andrea Ghez

Andrea Mia Ghez est née le 16 juin 1965. Elle grandit à Chicago. Elle est petite fille lorsque le programme Apollo, et notamment les atterrissages sur la lune (de Neil Armstrong et Buzz Aldrin, lors de la mission Apollo 11, en 1969), lui donnent envie de devenir la première femme astronaute ; sa mère l’encourage dans cette voie. A l’adolescence, la personne qui l’influence le plus est sa professeure de chimie. A l’Université, Andrea étudie d’abord les mathématiques avant de se tourner vers les sciences physiques.

Elle a 22 ans lorsqu’elle obtient un BS (BS pour “Bachelor of science”, dans l’éducation américaine et anglo-saxonne) en physique en 1987, à l’Institut de technologie du Massachussets. En 1992, elle décroche le Ph. D., qui est un diplôme de doctorat de recherches, à l’Institut de technologie de Californie (CALTEC).

C’est là qu’elle rencontre son futur mari : Tom LaTourrette, un géologue, qui travaille à la Rand Corporation. Ils auront deux fils.

En 1994, à 29 ans, Andrea Ghez reçoit le Prix d’astronomie Annie J. Cannon. En 1998, elle reçoit le Prix Newton Lacy Pierce en astronomie. L’année suivante, elle reçoit le Maria Goeppert Mayer Award pour ses travaux sur l’interférométrie des tavelures [1].

Au cours de ses recherches, Andrea Ghez utilise les techniques d’imagerie spatiale à haute résolution grâce aux systèmes d’optiques adaptatives des télescopes Keck (une technologie militaire déclassifiée). Ces deux télescopes constituent le « W. M. Keck Observatory » [2]. Grâce à ces télescopes, Andrea Ghez observe les secteurs de l’espace où se forment les étoiles. La technologie de l’optique adaptative permet de corriger les turbulences provoquées par l’atmosphère terrestre et d’obtenir des images très nettes de l’espace. La scientifique peut, dès lors, suivre avec précision les orbites des étoiles au centre de la galaxie.

Le centre de notre Voie lactée est nommé depuis longtemps « Sagittarius A ». Il tire son nom de la constellation du Sagittaire dans la direction de laquelle il est situé. Cette zone est une source radio complexe, découverte en 1974, et très lumineuse. On sait aujourd’hui que sa luminosité provient de l’amas stellaire composé de douze étoiles en orbite autour de Sagittarius A*.

De 1995 à 2015, Andrea Ghez analyse les orbites des étoiles centrales de la galaxie grâce aux images prises par les télescopes Keck. C’est ainsi qu’elle réussit, avec son équipe de chercheurs, à suivre notamment les orbites elliptiques de deux étoiles : SO-2 (ou S2, dont la période est de 9,9 ans) et SO-102. Les images prises par les télescopes montrent que ces étoiles orbitent autour d’un objet invisible. L’équipe d’Andrea Ghez utilise le mouvement orbital des étoiles pour montrer que la masse de Sagittarius A* est de 4,152+-0,014×106 (4,152 millions) de masses solaires (elle utilise la troisième loi de Kepler [3]), dans un rayon ne dépassant pas 1 unité astronomique (ou u.a. : distance terre-Soleil, qui est de 150 millions de kilomètres), comme une équipe japonaise le confirmera en 2005 en réalisant des mesures par interférométrie (voir l’article sur les interféromètres). Aucune forme de matière connue, autre qu’un trou noir, n’est susceptible d’être aussi comprimée dans un tel espace tout en étant aussi peu lumineuse. Andrea Ghez démontre ainsi, dès 2003, l’existence d’un trou noir supermassif au centre de notre Voie lactée, qui sera nommé Sagittarius A*.

Orbites des étoiles gravitant autour de notre trou noir galactique.

Dans le courant des années 1990, l’idée s’était imposée que nombre de galaxies massives hébergeaient un trou noir supermassif en leur sein. En effet, en 1993, les scientifiques avaient identifié un trou noir supermassif au centre de la galaxie d’Andromède (ou galaxie M31). Ce trou noir est identifié sous le nom de M31*. Il a été plus compliqué d’apporter la preuve de l’existence d’un trou noir au centre de notre Voie lactée, car il est plus proche de nous et il manquait alors la technologie dont a pu bénéficier Andrea Ghez pour pouvoir l’observer. La démonstration de l’existence de Sagittarius A* a apporté une preuve supplémentaire à l’existence probable d’un trou noir supermassif au centre de chaque galaxie massive.

Aujourd’hui, Andrea Ghez est professeure de physique et d’astronomie. Elle est directrice du UCLA’s Galactic center group. Elle a été récompensée le 26 juin 2019 par l’Université d’Oxford, lors de la cérémonie annuelle « Encaenia » pour son travail qui a permis de : démontrer l’existence du trou noir central de notre galaxie et, par extension, de mettre en évidence plus facilement ces objets ; d’étudier les lois fondamentales de la physique dans l’environnement proche d’un trou noir ; de mieux comprendre quel rôle a pu jouer ce trou noir dans la formation et l’évolution de notre galaxie. (Source : “UCLA Newsroom”.)

Ses travaux ont contribué à permettre à Katie Bouman et à son équipe de nous offrir la première image d’un trou noir, en 2019.

 

H.G.

 

[1] L’interférométrie des tavelures est une technique de traitement de l’image utilisée en astronomie. Elle permet d’augmenter de façon radicale le pouvoir de résolution d’un télescope au sol.

[2] L’observatoire W. M. Keck, du nom de son fondateur. Howard Brighton Keck, homme d’affaires américain, a donné, par l’intermédiaire de sa fondation W.M. Keck, 70 millions de dollars pour la construction de ces télescopes. Cela ne vous rappelle-t-il pas un certain Elon Musk, grâce auquel les Etats-Unis bénéficient, depuis le samedi 30 mai 2020, d’un nouveau lanceur autonome et d’un nouveau vaisseau : le Crew Dragon ?

[3] Troisième loi de Kepler : En astronomie, les lois de Kepler décrivent les propriétés principales du mouvement des planètes autour du Soleil. La troisième loi de Kepler est dite “loi des périodes” ou “loi harmonique” : le carré de la période sidérale d’un objet (temps entre deux passages successifs devant une étoile lointaine) est directement proportionnel au cube du demi-grand axe de la trajectoire elliptique de l’objet. De cette loi, on déduit qu’il existe un facteur constant entre la force exercée et la masse de la planète considérée, qui est la constante de gravitation universelle, ou “constante gravitationnelle”.

 

Articles précédents, dans la série “Les Femmes et la science(-fiction)” :

Célia IBANEZ, écrivaine française de science-fiction – mai 2020 ;

Katie BOUMAN, scientifique américaine – avril 2020 ;

Marie CURIE, scientifique naturalisée française, d’origine polonaise – mars 2020.

 

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