PREMIER TEST DE LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE AUTOUR D'UN TROU NOIR SUPERMASSIF

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Trajectoire de l’étoile S2, lors de son passage au plus près (péricentre) du trou noir massif de la Voie lactée

Trajectoire de l’étoile S2, lors de son passage au plus près (péricentre) du trou noir massif de la Voie lactée
Crédits : ESO/ MPE/ GRAVITY Collaboration ; traduction : EUF

dessin

Émission infrarouge autour du trou noir

Émission infrarouge autour du trou noir
Crédits : ESO/ MPE/ GRAVITY Collaboration

dessin

Instrument Gravity

Instrument Gravity
Crédits : Courtesy of MPE

photographie


S2, une précieuse étoile test

Depuis 1992, l’équipe de Reinhard Genzel suit attentivement la trajectoire fortement elliptique d’une étoile, S2, en orbite autour de SgrA*. Ce dernier occupe l’un des foyers de cette ellipse et S2 le frôle périodiquement (tous les seize ans) en passant à une distance de 125 unités astronomiques (1 ua correspondant à la distance Terre-Soleil), soit 17 heures-lumière. Ce point de l’orbite, dont la distance au foyer est minimale, s’appelle le péricentre. À ce moment-là, S2 atteint la vitesse de 7 650 kilomètres par seconde (km/s), ce qui correspond à 2,5 p. 100 de celle de la lumière. Cette vitesse, considérable, est le résultat de l’intense attraction subie au péricentre du fait de la présence de l’objet supermassif. S2 est devenu l’objet céleste observé dont le mouvement balistique est le plus rapide. Pouvoir tracer, avec une précision extrême au voisinage de son péricentre, la trajectoire de S2 et déterminer le spectre de la lumière qu’émet cette étoile permet de sonder directement une région où les effets de relativité générale deviennent mesurables. Les observations doivent se dérouler en lumière infrarouge (environ deux micromètres de longueur d’onde), car le centre galactique est obscurci par d’épais nuages de poussières interstellaires que seuls pénètrent l’infrarouge ou les ondes radio. C’est ainsi que les observations de S2 ont joué un rôle décisif, entre 2000 et 2010, pour établir solidement la présence quasi certaine d’un trou noir au centre de la galaxie. Seize ans – temps correspondant à la période de révolution de S2 autour du trou noir – après le passage de 2002, les observations effectuées en mai 2018 confirment, pour la première fois et de façon spectaculaire, la validité de la relativité générale dans une région de l’espace où règne un champ gravitationnel extraordinairement intense.


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Écrit par :

  • : professeur émérite de l'université Paris-VII-Denis-Diderot, membre de l'Académie des sciences

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Pierre LÉNA, « PREMIER TEST DE LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE AUTOUR D'UN TROU NOIR SUPERMASSIF », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 novembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/premier-test-de-la-relativite-generale-autour-d-un-trou-noir-supermassif/