Une étoile solitaire appelée S2 en orbite autour d'un trou noir supermassif au centre de notre galaxie a démontré la prédiction de la relativité générale dans l'environnement le plus extrême dans lequel nous pouvons la tester.
En rassemblant des dizaines d'observations, les astronomes ont montré que S2 n'est pas une ellipse avec une position fixe; plutôt, l'orbite se déplace comme un modèle de spirographe – un phénomène connu sous le nom de précession de Schwarzschild.
C'est la première fois qu'une précession de Schwarzschild est détectée autour d'un trou noir supermassif, démontrant qu'elle persiste même lorsque l'on observe les orbites des étoiles dans les environnements les plus gravitationnellement extrêmes.
De plus, des équations générales de relativité peuvent être utilisées pour prédire avec précision les changements orbitaux – et ces calculs correspondent exactement aux observations de S2.
«La théorie générale de la relativité d'Einstein prédit que les orbites liées d'un objet autour d'un autre ne sont pas fermées, comme dans la gravité newtonienne, mais précèdent vers l'avant dans le plan du mouvement», a expliqué l'astrophysicien Reinhard Hansel du Max Planck Institute for Alien Physics (MPE) en Allemagne.
Ce fameux effet – vu pour la première fois dans l'orbite de la planète Mercure autour du Soleil – a été la première preuve en faveur de la relativité générale. Cent ans plus tard, nous avons découvert le même effet lorsqu'une étoile en orbite autour du Sagittaire Un trou noir au centre de la Voie lactée se déplace.
S2 orbite autour du Sagittaire A sur une longue orbite elliptique tous les 16 ans. À son approche la plus proche, ou périastron, il est à 17 heures-lumière du trou noir, soit un peu plus de quatre fois la distance du Soleil à Neptune.
Cela peut sembler loin, mais lorsque vous avez affaire à quelque chose d'aussi massif que le Sagittaire A, il est étonnamment proche et l'impact gravitationnel du trou noir accélère l'étoile à près de 3% de la vitesse de la lumière lorsqu'elle tourne. C'est l'une des étoiles les plus proches du centre galactique.
“ Parce que les mesures S2 suivent si bien la relativité générale, nous pouvons fixer des limites strictes sur la quantité de matière invisible, telle que la matière noire distribuée ou peut-être des trous noirs plus petits, est présente autour du Sagittaire A '', ont déclaré les astrophysiciens Guy Perrin et Karin. Perrault de l'Observatoire de Paris – Place de Meudon et de l'Observatoire de Grenoble en France, respectivement.
“Ceci est d'un grand intérêt pour comprendre la formation et l'évolution des trous noirs supermassifs.”
L'étude a été publiée dans Astronomy and Astrophysics.
