La présence d'un trou noir au cœur de la Voie Lactée confirmée

Un trou noir est, par définition, impossible à observer en lui-même : aucune lumière, matière ou rayonnement ne s’en échappe. Cependant, il est possible d’en détecter la présence grâce aux phénomènes cosmiques qui leur sont liés. De cette façon et grâce à GRAVITY, un instrument dédié à l’étude des trous noirs, des astrophysiciens ont pu confirmer la présence d’un trou noir supermassif au cœur-même de la Voie Lactée, à 25 000 années-lumière de notre planète : Sagittaire A*.

UNE SIMULATION ULTRA-PRÉCISE

GRAVITY a combiné la lumière perçue par le Very Large Telescope, un ensemble de quatre télescopes de l’Observatoire du Cerro Paranal au Chili lui procurant une résolution comparable à celle d'un télescope de 130 mètres de diamètre, pour observer les rayonnements infrarouges émanant du disque d’accrétion entourant Sagittaire A*. Un disque d’accrétion est un amas de gaz et de poussière tournant à très haute vitesse vers le trou noir qu’il entoure. La matière s’échauffe alors par friction, provoquant de puissantes émanations de radiations électromagnétiques. Dans le cas de Sagittaire A*, dont la masse est équivalente à 4 millions de fois celle de notre Soleil, ce disque aurait une largeur d’environ 160 millions de kilomètres. Les données recueillies ont permis à ces scientifiques de créer la simulation la plus précise à ce jour d’une région d’un trou noir où la lumière et la matière ne s’échappent pas.

« Les sursauts de luminosité observés offrent la confirmation tant attendue que l'objet situé au centre de notre galaxie est bel et bien un trou noir supermassif » indique l'ESO. Il s'agit des observations les plus détaillées de la matière se déplaçant à si grande proximité d'un trou noir actuellement. La simulation montre également une lentille gravitationnelle : une distorsion de la lumière causée par la déformation de l’espace-temps par un trou noir. 

SAGITTAIRE A* ET LA THÉORIE DE LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE

Les trous noirs, aussi mystérieux soient-ils, permettent d’étudier les lois physiques de l’univers : ils déforment considérablement l’espace-temps et accélèrent les objets s’en approchant à des vitesses relativistes. Ils sont de fait une clef fondamentale de la compréhension de notre univers. Les chercheurs espèrent aujourd’hui améliorer la précision de leurs mesures en améliorant le calibrage de GRAVITY. Ils seraient ainsi capables de déterminer si oui ou non les trous noirs sont en rotation, question qui taraude les scientifiques depuis leur découverte. Il faudra pour cela attendre le mois de mars, quand le cœur de notre galaxie sera de nouveau observable.

GRAVITY n’en est pas à son premier coup d’essai. Au début de l’année 2018, il avait déjà permis de conforter la théorie de la relativité générale d’Einstein en étudiant l’étoile S2, l’astre le plus proche de Sagittaire A* connu à ce jour. Cette étoile passerait par le champ gravitationnel du trou noir, confirmant ainsi l’une des prédictions de la théorie d’Einstein : le rougissement gravitationnel.

Les résultats de cette étude sont en ligne sur Astronomy & Astrophysics.

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