The Japan Times - Des scientifiques découvrent l'étoile la plus rapide de notre galaxie

Cette étoile, baptisée S301, pourrait permettre d'ici une décennie de déterminer directement la rotation du trou noir et tester la théorie d'Einstein, espèrent les scientifiques à l'origine de la découverte, qui fait l'objet d'une publication dans Nature.

"Des décennies d'observation minutieuse des étoiles en orbite autour du trou noir central de notre galaxie, Sagittarius A*, ont conduit à cette découverte majeure d'une étoile très prometteuse", se félicite Reinhard Genzel, directeur de l'Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE) à Garching (Allemagne) et membre fondateur de la collaboration responsable de ces nouvelles observations.

"Comme elle est très proche de Sagittarius A*, S301 ouvre une nouvelle fenêtre sur les propriétés fondamentales de l'espace-temps dans cet environnement extrême", explique M. Genzel, co-lauréat en 2020 du prix Nobel de physique pour la découverte de trou noir central de la Voie lactée, dans un communiqué de l'Observatoire européen austral (ESO).

Pour découvrir S301, qui apparaît dans le ciel deux milliards de fois moins brillante que Bételgeuse (l'étoile orange de la constellation d'Orion), l'équipe a utilisé l'interféromètre du Very Large Telescope (VLTI) de l'ESO au Chili, et son instrument GRAVITY+.

Le VLTI combine la lumière de quatre télescopes de 8 mètres pour créer un "télescope virtuel" dont la résolution spatiale est 15 fois supérieure à celle d'un seul télescope de 8 mètres.

Les scientifiques ont observé S301 pour la première fois au printemps 2023, puis l'ont suivie afin de déterminer son orbite.

- Douze fois la distance Terre-Soleil -

"Ce qui rend cette étoile exceptionnelle, c'est qu'elle orbite autour de Sagittarius A* sur une trajectoire extrêmement resserrée. Elle ne met que 8,7 ans pour effectuer une révolution complète et s'approche du trou noir jusqu'à une distance équivalente à seulement douze fois la distance entre la Terre et le Soleil. Une telle proximité est sans précédent", détaille Felix Mang, doctorant au MPE et co-auteur de l'étude.

Lors de son passage le plus proche du trou noir, S301 se déplace à environ 25.000 kilomètres par seconde, soit 100.000 fois plus vite qu'un avion de ligne ou 8% de la vitesse de la lumière, ce qui en fait l'étoile la plus rapide de la Voie lactée connue à ce jour.

Les propriétés orbitales de S301, ainsi que le fait que les étoiles ne peuvent pas se former aussi près d'un trou noir supermassif, suggèrent que l'astre faisait partie d'un système binaire qui a été disloqué par les forces de marées de Sagittarius A*.

Au cours de ce processus, S301 a été piégée par la gravité du trou noir tandis que l'autre étoile du système a été éjectée à une vitesse telle qu'elle a très probablement quitté la galaxie.

Les astronomes vont continuer de suivre S301, qui effectuera son prochain passage au plus près du trou noir en 2031.

L'observation d'au moins deux de ses orbites complètes devrait permettre de déterminer sa trajectoire avec une précision suffisante pour pouvoir mesurer directement la rotation de Sagittarius A*.

Comme la plupart des objets de notre Univers, les astrophysiciens pensent que Sagittarius A* tourne sur lui-même. Selon la théorie de la relativité générale d'Einstein, un trou noir en rotation entraîne l'espace-temps dans son mouvement et le déforme, ce qui modifie les orbites des étoiles qui l'entourent.

L'équipe espère parvenir à ce qui serait la première mesure directe de la rotation d'un trou noir d'ici 10 ans.

"Sans cette étoile, il nous faudrait mesurer le mouvement d'autres étoiles pendant encore plusieurs décennies pour pouvoir espérer nous approcher de la mesure de la rotation du trou noir", souligne Juan Osorno, astronome au laboratoire LIRA Observatoire de Paris-PSL et co-auteur de l'étude, cité par l'ESO.

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M.Matsumoto--JT