Des astronomes ont découvert l’étoile la plus rapide jamais observée dans la Voie lactée, orbitant à une vitesse de 25 000 kilomètres par seconde autour du trou noir supermassif Sagittarius A*. Détectée grâce à l’ESO, cette découverte offre une occasion inédite de mesurer la rotation du trou noir central.

Une équipe internationale de chercheurs a mis au jour l’étoile la plus rapide connue à ce jour au cœur de notre galaxie. Cette performance représente plus de 100 000 fois la vitesse d’un avion de ligne.

Une orbite extrême mesurée par le Very Large Telescope Interferometer

La découverte de S301 s’appuie sur des observations menées avec le Very Large Telescope Interferometer de l’Observatoire européen austral (ESO) au Chili, combinant l’instrument GRAVITY+ et la lumière de quatre télescopes de huit mètres pour former un télescope virtuel doté d’une résolution spatiale exceptionnelle. Les scientifiques ont repéré l’étoile au printemps 2023 avant de retracer sa trajectoire à travers des données antérieures.

Photo: Biggo

Sa trajectoire est extrêmement elliptique, accomplissant une révolution complète autour de Sagittarius A* en seulement 8,7 ans. Au point de son orbite le plus proche, appelé périastre, S301 s’approche du trou noir à une distance équivalente à 12 fois la distance séparant la Terre du Soleil, soit environ 11,5 unités astronomiques, ce qui la place légèrement au-delà de l’orbite de Saturne.

Felix Mang, doctorant au Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, a expliqué que la particularité de cette étoile réside dans son orbite très serrée autour de Sagittarius A*, qu’elle parcourt en seulement 8,7 ans, tout en s’approchant du trou noir à seulement 12 fois la distance séparant la Terre du Soleil.

Origine violente et stabilité gravitationnelle de l’étoile S301

En raison de sa proximité immédiate avec le trou noir, où la formation stellaire est impossible, les astronomes estiment que S301 faisait initialement partie d’un système binaire. En s’aventurant trop près du centre galactique, la forte interaction gravitationnelle a disloqué le duo : l’autre compagnon a été éjecté à grande vitesse hors de la galaxie, tandis que S301 a été piégée par l’attraction gravitationnelle.

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Malgré des vitesses atteignant 90 millions de kilomètres par heure lors de ses passages rapprochés, les chercheurs soulignent que l’étoile ne risque pas d’être engloutie. Son orbite ne montre aucun signe de dégradation rapide, lui permettant de poursuivre sa course autour de l’amas central.

Tester la théorie d’Einstein et mesurer la rotation de Sagittarius A*

L’intérêt majeur de cette découverte réside dans sa capacité à tester les lois de la physique fondamentale. Selon la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein, un trou noir en rotation entraîne l’espace-times dans son sillage, modifiant progressivement les trajectoires des objets voisins par un effet d’entraînement.

Alors que la masse de Sagittarius A* est évaluée à environ quatre millions de masses solaires, sa vitesse de rotation exacte reste largement méconnue. En suivant les variations de l’orbite de S301 lors de ses prochains passages, notamment lors de son approche prévue en 2031, les astrophyscifs espèrent obtenir une mesure directe et inédite du spin du trou noir d’ici une décennie.

Les observations se poursuivront avec les instruments actuels afin de préciser cette dynamique unique au cœur de la Voie lactée.