Une équipe d’astronomes annonce la détection de S301, l’étoile la plus rapide jamais observée, évoluant à plus de 8% de la vitesse de la lumière. Située au cœur de la Voie lactée, cette étoile bat tous les records de proximité avec le trou noir supermassif Sagittarius A*, offrant une opportunité inédite d’étudier les effets extrêmes de la gravité.
L’équipe de Stefan Gillessen, chercheur à l’Institut Max Planck pour la physique extraterrestre en Allemagne, a annoncé la découverte de S301, une étoile située au cœur de notre galaxie, la Voie lactée. Cette étoile affiche une vitesse record, atteignant par moments plus de 8% de la vitesse de la lumière lors de son orbite autour de Sagittarius A*, le trou noir supermassif central.
Les observations, menées depuis 2023 à l’aide du Very Large Telescope (VLT) au Chili, ont permis de caractériser l’orbite de S301. À son approche la plus proche, l’étoile se trouve à seulement environ 1,8 milliard de kilomètres de Sagittarius A*. Cette distance équivaut à 12 fois la distance Terre-Soleil, et représente un record, étant 10 fois plus proche du trou noir que l’ancien détenteur du record.
Stefan Gillessen souligne la singularité de cette proximité : « Si vous viviez sur une planète autour de cette étoile, la taille du trou noir à l’approche la plus proche apparaîtrait similaire à celle de la pleine lune depuis la Terre. » Cette proximité place S301 dans l’un des environnements gravitationnels les plus extrêmes de l’univers connu.
Un laboratoire gravitationnel unique
La trajectoire de S301 traverse une région où l’espace-temps est considérablement étiré et déformé par la présence de Sagittarius A*. Cet environnement permet d’étudier des phénomènes de relativité générale, notamment l’effet de frame-dragging (ou entraînement de référentiel).
Le frame-dragging décrit comment un corps en rotation, comme un trou noir, tord l’espace-temps autour de lui. Tuan Do, de l’Université de Californie à Los Angeles, qui n’a pas participé à l’étude, explique : « La Terre produit également cet effet, mesurable avec des satellites, mais il est très, très faible. Ici, le même phénomène se produit, avec des objets de nature et de masse bien différentes. »
Mesurer la rotation d’un trou noir est particulièrement complexe en l’absence de surface visible. L’observation du frame-dragging par une étoile orbitant à très faible distance constitue la méthode la plus précise pour déterminer ce paramètre fondamental.
S301 : une sonde pour la rotation de Sagittarius A*
S301 est la première étoile découverte à être suffisamment proche de Sagittarius A* pour que son orbite soit significativement affectée par le frame-dragging. Elle devient ainsi un outil précieux pour sonder la rotation du trou noir central de notre galaxie.
Stefan Gillessen illustre cette opportunité : « Nous laissons tomber une feuille dans le vent et nous observons comment l’air se déplace en mesurant cette feuille. Une étoile est juste la feuille parfaite à laisser tomber pour observer le mouvement de l’espace-temps. » La détection de cet effet via S301 ouvrirait une nouvelle fenêtre sur la compréhension des trous noirs supermassifs.
Perspectives pour les prochaines décennies
La mesure précise du spin de Sagittarius A* via l’observation de S301 nécessitera probablement une décennie d’études supplémentaires. Cependant, cette durée pourrait être réduite si d’autres étoiles avec des caractéristiques orbitales similaires, voire plus proches du trou noir, venaient à être découvertes.
Ziri Younsi, de l’University College London, souligne l’importance de cette avancée : « Avec une seule étoile, cela prendra du temps, mais ce serait de loin la meilleure contrainte sur le spin jamais obtenue. Si une autre étoile encore plus proche peut être trouvée, c’est encore mieux. Si une population de ces étoiles est découverte, alors les choses s’accélèrent. »
L’équipe de Stefan Gillessen dispose déjà de plusieurs étoiles candidates qui orbitent un peu plus loin que S301. La recherche d’objets encore plus proches de Sagittarius A* se poursuit activement, promettant de nouvelles révélations sur les mystères de la gravité extrême et la dynamique des trous noirs supermassifs.