Une étoile passant devant le trou noir au centre de notre galaxie est sur le point de tester la théorie d’Einstein

Dans quelques mois, les astronomes vont pointer leurs télescopes vers Sagittarius A*, le trou noir supermassif situé au centre de notre galaxie.

En effet, une étoile en orbite autour de lui va le faire vibrer, ce qui permettra de tester la théorie de la relativité générale d’Einstein dans un autre contexte.

Cette étoile, appelée S0-2, fait partie d’une catégorie d’étoiles appelées étoiles S (à ne pas confondre avec les étoiles de type S) qui gravitent autour de Sgr A*, dont la masse est estimée à environ 4,3 millions de soleils.

Mais S0-2 est spéciale. C’est l’une des deux étoiles qui se rapprochent le plus du trou noir dans son orbite elliptique, ce qui signifie qu’elle est susceptible de montrer les effets de l’attraction gravitationnelle gargantuesque du trou noir lorsqu’elle fait un tour tous les 16 ans.

Selon la relativité générale, la lumière affectée par un fort champ gravitationnel sera étirée, ou décalée vers le rouge. L’orbite se déplace également, modifiant légèrement la trajectoire.

Lorsque S0-2 s’approchera au plus près, à 17 heures-lumière du centre de la galaxie (environ quatre fois la distance entre le Soleil et Neptune), en accélérant à 3 % de la vitesse de la lumière, les chercheurs du groupe du centre galactique de l’UCLA observeront attentivement si ces changements se produisent.

S’ils le font, ils auront confirmé une fois de plus la relativité générale.

Et maintenant, grâce à une nouvelle étude, nous savons que la mesure du décalage vers le rouge peut avoir lieu. Il y avait une complication potentielle : que se passerait-il si S0-2 était une étoile binaire, pas une, mais deux ? Cela compliquerait les mesures à venir.

Selon l’étude, dans laquelle les chercheurs ont effectué la première analyse spectroscopique de S0-2 en tant que binaire potentielle, il s’agit probablement d’une seule étoile, d’une masse environ 15 fois supérieure à celle du Soleil. Si elle a un compagnon, celui-ci est trop petit pour avoir un effet sur l’observation prévue.

“Ce sera la première mesure de ce type”, a déclaré le co-auteur Tuan Do, directeur adjoint du Groupe du centre galactique.

“La gravité est la moins bien testée des forces de la nature. La théorie d’Einstein a passé tous les autres tests avec brio jusqu’à présent, alors si des déviations sont mesurées, cela soulèverait certainement beaucoup de questions sur la nature de la gravité !”

S0-2 n’est pas seulement fascinante parce qu’elle a des implications pour la relativité – l’ensemble de l’amas d’étoiles S est particulier.

Elles sont assez jeunes en termes d’étoiles, ce qui signifie qu’elles ont dû se former dans l’environnement hostile proche de Sgr A*, où les forces de marée du trou noir peuvent déchirer les régions de formation d’étoiles – la façon dont elles ont réussi à se former reste donc un mystère.

Cela pourrait signifier qu’il existe un autre mécanisme de formation d’étoiles que nous ne connaissons pas encore.

Les chercheurs observent S0-2 depuis 1992, ce qui signifie que son orbite la plus proche a déjà été observée auparavant. En fait, elle a été utilisée pour constituer une preuve de l’existence de Sgr A* – mais l’instrumentation utilisée n’était pas assez sensible pour observer un décalage vers le rouge gravitationnel dans la lumière de l’étoile.

Mais 16 années de perfectionnements de la technologie que nous utilisons pour étudier l’espace se sont écoulées depuis lors.

“Cela fait 16 ans que nous attendons cela”, a déclaré l’auteur principal, Devin Chu. “Nous sommes impatients de voir comment l’étoile va se comporter sous la violente attraction du trou noir. S0-2 suivra-t-elle la théorie d’Einstein ou l’étoile défiera-t-elle nos lois actuelles de la physique ? Nous le saurons bientôt !”

S0-2 devrait passer devant Sgr A* vers le milieu de l’année 2018.

En attendant, l’article de l’équipe détaillant leur analyse de l’étoile se trouve dans The Astrophysical Journal.