La chasseuse d’étoile.
Andrea Ghez est une professeure de physique et d’astronomie connue pour son travail révolutionnaire sur le centre de notre Galaxie et pour sa découverte de l’existence d’un trou noir supermassif en son cœur. Andrea Ghez est la quatrième femme à recevoir le prix Nobel de physique, après la Franco-Polonaise Marie Curie (1903), la Germano-Américaine Maria Goeppert Mayer (1963) et la Canadienne Donna Strickland (2018).
D’origine juive tunisienne, Andrea Mia Ghez nait le 16 juin 1965 à New York et grandit à Chicago. A l’âge de 4 ans, regardant les premiers atterrissages lunaires, elle rêve de devenir la première femme dans l’espace. Sa professeur de chimie au lycée, son unique professeur femme, l’encourage à poursuivre des études en sciences.
Andrea Ghez commence par étudier les mathématiques et ensuite la physique. En 1987, elle obtient un baccalauréat en physique du Massachusetts Institute of Technology. En 1992, elle entame un doctorat en physique à l’Institut de Technologie de Californie. Elle réalise une année de postdoctorat et devient professeure adjointe de physique et d’astronomie à l’université de Californie à Los Angeles en 1994.
« J'espère pouvoir inspirer d'autres jeunes femmes dans ce domaine. C'est un domaine qui comporte tant de plaisirs, et si vous êtes passionnée par la science, il y a tant de choses à faire.
Andrea Ghez commence sa carrière en astronomie en étudiant les jeunes étoiles binaires, appelées aussi étoiles doubles, elles forment un système binaire composé de deux étoiles, orbitant autour d’un centre de gravité commun. Pour les étudier, elle les observe dans l’infrarouge, en prenant de nombreuses photos avec des temps d’exposition très courts et en les additionnant ensuite. Elle utilise aussi l’optique adaptative où le miroir du télescope se déforme pour compenser la distorsion des images produite par la turbulence atmosphérique. Avec ses collègues, elle travaille sur les télescope Keck de 10m de diamètre à Hawaï et se met à étudier les étoiles qui se trouvent près du centre de notre galaxie, la Voie Lactée.
Au moyen de ces techniques, Andrea Ghez et son équipe identifient des étoiles individuelles en orbite autour du centre de la galaxie. Ils découvrent alors que certaines étoiles se déplacent à une vitesse équivalente à 4% de celle de la lumière, ce qui est phénoménal. Ils soupçonnent par conséquent la présence d’un objet ayant une masse des millions de fois plus grande que celle de notre Soleil. Il se rendent ainsi compte que Sagittarius A*, la source des émissions très énergétiques détectées en rayons X, coïncide avec le centre de notre galaxie.
Andrea Ghez et ses collaborateurs poursuivent alors leurs observations des étoiles qui gravitent autour de Sagittarius A* et ces observations révèlent l’existence d’un trou noir supermassif : un objet compact dont l’attraction gravitationnelle est telle que même la lumière ne peut s’en échapper. De tels trous noirs ne peuvent être observés que par le rayonnement et le mouvement des objets qui leur sont proches. Les recherches d’Andrea Ghez sur les orbites des étoiles au centre de la Voie Lactée ouvrent une nouvelle approche pour étudier les trous noirs.
En 1998, dans The Astrophysical Journal, elle présente ainsi la « preuve d’un trou noir supermassif au centre de notre galaxie ». Elle apporte la preuve qu’il existe là une densité de masse si importante – environ 1011 masses solaires dans un cube d’une année-lumière de côté autour de SgrA* – qu’il ne peut s’agir que d’un trou noir supermassif. Cette découverte n’est pas seulement cruciale pour la compréhension de la Voie Lactée, mais sera aussi pour Andrea Ghez et son équipe l’indice que des trous noirs massifs pourraient se trouver au centre de chaque galaxie.
Andrea Ghez et son équipe continuent d’utiliser des techniques d’imagerie à haute résolution et se concentrent actuellement sur l’utilisation de cette approche pour comprendre la physique de la gravité près d’un trou noir et le rôle que jouent les trous noirs dans la formation et l’évolution des galaxies. En 2019, les résultats de ses observations concernant le passage de l’étoile S2 au péricentre (point de son orbite le plus proche du trou noir) démontrent une totale compatibilité avec la relativité générale d’Einstein. Avec ses collaborateurs, elle a aussi pu donner des limites supérieures aux variations de la constante de structure fine – une des constantes fondamentales de la physique – pour la première fois au voisinage d’un trou noir.
Andrea M. Ghez est récompensée en 2019 par l’université d’Oxford, lors d’une cérémonie, pour son travail sur le trou noir Sagittarius A*. En 2020, elle reçoit le prix Nobel de physique, qu’elle partage avec l’astronome allemand Reinhard Genzel (son compétiteur européen, qui a réalisé les mêmes travaux mais en utilisant les télescopes de l’Observatoire Européen Austral) et le théoricien britannique, Roger Penrose, pour leurs découvertes sur les trous noirs.
Aujourd’hui Andrea Ghez est toujours professeure au département de physique et d’astronomie de l’université de Californie à Los Angeles. Andrea Ghez encourage sans relâche les jeunes femmes à étudier la physique.
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