Les astronomes savent depuis un certain temps qu'il y avait une étoile en orbite assez près du trou noir au centre de notre galaxie. L'astronome Andrea Ghez de l'UCLA dit que la possibilité de regarder ces deux étoiles dans un tango de courte durée autour du trou noir aidera le scientifique à mesurer les effets de la courbure spatio-temporelle, et ils devraient être en mesure de déterminer si Albert Einstein avait raison sa prédiction de la façon dont les trous noirs pourraient déformer l'espace et le temps.
"Je suis extrêmement heureux de trouver deux étoiles qui gravitent autour du trou noir supermassif de notre galaxie en bien moins d'une vie humaine", a déclaré Ghez. «C'est le tango de [ces étoiles] qui révélera pour la première fois la vraie géométrie de l'espace et du temps près d'un trou noir. Cette mesure ne peut pas être effectuée avec une seule étoile. »
Il y a près de 3000 étoiles qui orbitent quelque peu près du trou noir, et la plupart d'entre elles ont des orbites de 60 ans ou plus.
L'étoile rapprochée précédemment connue, S0-2, orbite autour du trou noir tous les 15,5 ans. Et maintenant, l'étoile nouvellement trouvée, appelée S0-102, orbite autour du trou noir en 11,5 ans, la plus courte orbite connue d'une étoile près de ce trou noir.
Reconstruction des orbites de deux étoiles - S0-2 et S0-102 - près du trou noir au centre de la Voie lactée. (Les orbites d'autres étoiles sont également représentées par des lignes plus faibles.) Le fond est une véritable image infrarouge haute résolution de la région. Crédit: Andrea Ghez et al./UCLA/Keck
De la même manière que les planètes tournent autour du soleil, S0-102 et S0-2 sont chacune sur une orbite elliptique autour du trou noir central. Ghez a dit que le mouvement planétaire dans notre système solaire était le test ultime pour la théorie gravitationnelle de Newton il y a 300 ans, et maintenant le mouvement de S0-102 et S0-2 sera le test ultime pour la théorie d'Einstein de la relativité générale, qui décrit la gravité comme une conséquence de la courbure de l'espace et du temps.
"Ce qui est passionnant de voir les étoiles parcourir leur orbite complète, c'est non seulement que vous pouvez prouver qu'un trou noir existe, mais vous avez la première occasion de tester la physique fondamentale en utilisant les mouvements de ces étoiles", a déclaré Ghez. "Le fait de montrer qu'il circule dans une ellipse fournit la masse du trou noir supermassif, mais si nous pouvons améliorer la précision des mesures, nous pouvons voir des écarts par rapport à une ellipse parfaite - qui est la signature de la relativité générale."
Au fur et à mesure que les étoiles s'approcheront le plus, leur mouvement sera affecté par la courbure de l'espace-temps et la lumière voyageant des étoiles vers nous sera déformée, a déclaré Ghez.
S0-2, qui est 15 fois plus brillant que S0-102, passera par son approche la plus proche du trou noir en 2018. S0-102 fera son approche la plus proche en 2021, donc l'équipe gardera un œil sur ces étoiles pendant qu'elles se rapprocher de façon alléchante, mais pas assez près pour être aspiré, a déclaré Ghez.
Ghez et ses collègues observent S0-2 depuis 1995. En 2000, elle et son équipe ont rapporté - pour la première fois - que des astronomes avaient vu des étoiles s'accélérer autour du trou noir supermassif. Leurs recherches ont démontré que trois étoiles s'étaient accélérées de plus de 250 000 mph par an en orbite autour du trou noir. La vitesse de S0-102 et S0-2 devrait également accélérer de plus de 250 000 mph à leur approche la plus proche, a déclaré Ghez.
"Le fait que nous puissions trouver des étoiles si proches du trou noir est phénoménal", a déclaré Ghez. «Maintenant, c'est un tout nouveau jeu de balle, en termes de types d'expériences que nous pouvons faire pour comprendre comment les trous noirs se développent au fil du temps, le rôle des trous noirs supermassifs au centre des galaxies, et si la théorie d'Einstein de la relativité générale est valide près d'un trou noir, où cette théorie n'a jamais été testée auparavant. C'est excitant d'avoir maintenant un moyen d'ouvrir cette fenêtre. "
La recherche a été effectuée à l'aide des télescopes Keck. Le document de l'équipe a été publié le 5 octobre dans la revue Science.
Source: UCLA
Légende de l'image principale: les télescopes Keck I et Keck II se concentrent sur deux étoiles en orbite autour du trou noir de la Voie lactée. Crédit photo d'arrière-plan: Dan Birchall / Subaru Telescope sur Mauna Kea, Hawaii. Superposition créée par le professeur Andrea Ghez et son équipe de recherche à l'UCLA et provenant d'ensembles de données obtenus avec les télescopes W. M. Keck.
