Nouveau test de la théorie d'Einstein au cœur de la Voie lactée

L’étoile S2 passe à proximité du trou noir de la Voie lactée (vue d’artiste, le rougissement et les tailles sont très exagérés). © ESO
Le Very Large Telescope de l'ESO, équipé des instruments Naco, Sinfoni et Gravity, est parvenu à observer le rougissement gravitationnel d'une étoile lors de son passage au plus près du trou noir central de la Voie lactée.

C'était une observation attendue. Une conséquence de la théorie de la relativité générale que les scientifiques responsables de Naco, de Sinfoni et plus encore de Gravity espéraient détecter depuis longtemps : la lumière de l’étoile passée à seulement 120 UA du trou noir supermassif de la Voie lactée, le 18 mai 2018, a bel et bien rougi à l'occasion de ce passage.

Ce rougissement gravitationnel, différent de celui qui est lié à la vitesse d'éloignement d'un astre (effet Doppler-Fizeau), s'explique par l'intense champ de gravitation dans lequel est plongée l'étoile – baptisée « S2 » – lorsqu’elle s’approche du trou noir de 4 millions de masses solaires qui niche au centre de notre galaxie (animation en vue d'artiste ci-dessous).

Tous les 16 ans, l'orbite très elliptique de l'étoile S2 l'amène à frôler le trou noir supermassif à seulement 17 heures-lumière. C'est l'occasion pour les astrophysiciens de tester les effets de la gravitation – décrite par la relativité générale – lorsqu'elle est intense. Mais encore faut-il disposer d'instruments capables de suivre l'étoile dans sa course folle (25 millions de km/h), éloignée par ailleurs de 26 000 années-lumière...

Ces dernières années, l'ESO avait développé Gravity pour y parvenir (lire C&E n°550, p.50-53). L'instrument combine la lumière captée par les quatre télescopes de 8,2 m du Very Large Telescope, afin d'atteindre une acuité record – 50 microsecondes d'arc pour cette observation, soit la taille d'une balle de tennis sur la Lune. D'autres tests de la théorie d'Einstein sont attendus grâce à cet instrument.

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