C’est avec une précision inédite que les astronomes ont pu obtenir des images de la région autour du trou noir supermassif central de la Voie lactée. On y suit l’orbite de plusieurs étoiles qui évoluent près de lui.

Jamais des images aussi nettes des environs du trou noir supermassif, situé au centre de la Voie lactée, n’avaient été obtenues. L’Observatoire européen austral (ESO) a diffusé le 14 décembre 2021 des vues détaillées d’étoiles se déplaçant à proximité de Sagittarius A*, le trou noir situé au cœur de notre galaxie. Deux articles scientifiques accompagnant cette annonce sont publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics.

4,30 millions de masses solaires

« Les orbites stellaires du centre galactique fournissent une sonde très précise du potentiel gravitationnel du trou noir supermassif », lit-on dans la première étude. Le mouvement des étoiles qui passent dans les parages du trou noir supermassif — un trou noir est dit supermassif, lorsque sa masse représente un million de fois celle du Soleil ou plus — ont permis aux scientifiques de mieux estimer la masse de Sagittarius A* : 4,30 millions de fois la masse du Soleil. C’est l’estimation la plus précise obtenue de la masse de ce trou noir central de la galaxie.

La distance du trou noir à notre planète a également été affinée : Sagittarius A* se trouve à 27 000 années-lumière de la Terre.

Orbites des étoiles S29 et S55 qui se rapprochent de Sgr A*. // Source : ESO/GRAVITY collaboration/L. Calçada
Orbites des étoiles S29 et S55 qui se rapprochent de Sgr A*. // Source : ESO/GRAVITY collaboration/L. Calçada

L’équipe de scientifiques, qui a pris pour nom de collaboration GRAVITY, a utilisé l’Interféromètre du Très Grand Télescope (VLTI), installé au Chili, pour suivre les étoiles proches du trou noir. L’intérêt de GRAVITY est de pouvoir combiner la lumière de quatre télescopes de l’observatoire VLT, ce qui aboutit à des images 20 fois plus nettes que celles obtenues par chaque télescope individuellement. Les observations ont été réalisées entre mars et juillet 2021.

Une nouvelle étoile découverte à proximité du trou noir

Cela leur a notamment permis d’identifier une nouvelle étoile, qui a été nommée S300. Ils ont aussi pu suivre S29, qui a la particularité d’être l’étoile qui s’est approchée la plus près du trou noir à notre connaissance, en mai 2021 : elle était alors à seulement 13 milliards de kilomètres de Sagittarius A*, soit environ 90 fois la distance Soleil-Terre. Elle se déplaçait à une vitesse de 8 740 kilomètres par seconde.

Déterminer les caractéristiques d’un trou noir est complexe, puisque ces objets sont par définition invisibles. Heureusement, on peut se servir du mouvement des astres passant à proximité d’un trou noir soupçonné pour en deviner les propriétés. Nous n’avons encore jamais vu en image « l’anneau de feu » (le disque de matière) entourant Sagittarius A*. Le seul et unique trou noir « photographié » à ce jour est celui qui se trouve au cœur de la galaxie M87.

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