On a découvert étoile la plus rapide jamais observé dans notre galaxie, le Voie lactée: s’appelle S301se précipite vers 25 000 km/s (pour être clair, il est environ 100 000 fois plus rapide qu’un avion de ligne) et sa découverte, publiée dans Nature, a été obtenue à l’aide des données du Interféromètre à très grand télescope de l’ESO, l’Observatoire européen austral.
Pour le trouver, les astronomes ont dû scruter pendant des décennies le point le plus mystérieux de notre galaxie : les abords du trou noir. Sagittaire A*au centre de la Voie Lactée. S301, au fait, oui se rapprocher au Sagittaire A* plus que toute autre étoile observée jusqu’à présent, jusqu’à un distance similaire à celle entre Saturne et le Soleil.
Précisément en raison de sa proximité avec Sagittarius A*, S301 est la première étoile que nous connaissons qui pourrait être utilisée pour mesurer directement la rotation d’un trou noir.
Une étoile de la Voie Lactée qui voyage cent mille fois plus vite qu’un avion de ligne
Commençons par les chiffres, car avec le S301, ils sont vraiment difficiles à imaginer. Au point de son orbite le plus proche du trou noir, l’étoile se déplace à environ 25 mille kilomètres par secondeà propos 8% de la vitesse de la lumière (soit environ 300 000 km/s) : à titre de comparaison, cette étoile est 100 000 fois plus rapide qu’un avion de ligne commercial. C’est ce qui lui vaut le record de l’étoile la plus rapide de la Voie Lactée.
Ce qui le rend si rapide, c’est l’orbite très étroite qui tourne autour du Sagittaire A*, le trou noir supermassif au centre de notre galaxie. S301 le contourne à peine 8,7 ans (un temps très court pour une étoile aussi proche) et au moment de approche maximale arrive à une distance comparable à celle entre Saturne et le Soleil. Aucune autre étoile connue ne s’est jamais approchée aussi près de ce trou noir.
Plus précisément, le S301 en est un étoile de la séquence principaleavec une masse environ une fois et demie celle du Soleil et un rayon compris entre 1,4 et 1,6 fois celui du soleil. Le problème est que c’est très faible: nous apparaît deux milliards de fois plus faible de Bételgeuse, l’étoile orange de la constellation d’Orion.
Les astronomes émettent l’hypothèse que S301 faisait partie d’un système binaire, c’est-à-dire composé de deux étoiles liées gravitationnellement, qui a été désintégrée par les forces de marée du Sagittaire A* : elle a été piégée par la gravité du trou noir, tandis que son compagnon a été projeté à une vitesse telle qu’il a pu sortir, selon toute vraisemblance, de la galaxie.
Et il y a une raison pour laquelle cette étoile compte tant : passant si près du trou noir, S301 est la première étoile que nous connaissons qui soit capable de nous faire nous mesurer directement là rotation du Sagittaire A*.
Comme la plupart des objets de l’univers, les astronomes prédisent que le Sagittaire A* tourne. Comme le rapporte l’INAF, selon la théorie de la relativité générale d’Einstein, un trou noir en rotation entraîne avec lui l’espace-temps et le déforme, influençant les orbites des étoiles environnantes. L’effet est plus prononcé pour les objets en orbite à proximité de trous noirs en rotation rapide. Les auteurs de l’étude, grâce à la découverte de cette étoile, espèrent pouvoir mesurer, d’ici dix ans, la rotation du trou noirfondamental pour caractériser les modèles physiques qui décrivent ces objets « exotiques ».
Comment ils ont découvert S301 près du trou noir
Trouver l’étoile S301, un objet deux milliards de fois plus faible que Bételgeuse (également collée à un trou noir) ce n’était pas facile du tout. Le mérite revient au VLTI, au Interféromètre à très grand télescope à l’ESO, situé à l’Observatoire de Paranal au Chili, équipé de l’instrument Gravity+. Le VLTI combine les lumière de quatre télescopes de huit mètres créer un télescope « virtuel », avec un résolution espace quinze fois supérieure à celle d’un seul télescope à partir de huit mètres. Comme le rappelle Frank Eisenhauer, chercheur principal de Gravity+, c’est le seul endroit au monde où l’on peut faire de telles observations, car aucun autre observatoire ne dispose de quatre télescopes de huit mètres travaillant ensemble de cette manière.
En réalité, le premier regard sur la nouvelle étoile S301 remonte au printemps 2023 : depuis, l’équipe continue de le suivre pour reconstruire son orbite. Les astronomes ont alors réussi à reconstituer l’histoire orbitale du S301 jusqu’à 2017constatant que la dernière approche du trou noir central remonte à début 2023
Les prochaines observations, avec Gravity+ et avec l’instrument Micado qui sera monté sur l’Extremely Large Telescope de l’ESO, seront décisives pour suivre S301 au cours de la prochaine décennie, compte tenu de son prochain survol prévu pour 2031. L’observation d’au moins deux orbites complètes nous permettrait de tracer leur trajectoire avec une telle précision que mesurer, pour la première fois, là rotation (ou rotation dans le jargon) de Sagittaire A*.