Regardez: Les efforts récompensés par le prix Nobel montrent des étoiles en orbite autour du trou noir au centre de notre galaxie

Une illustration représentant les orbites des étoiles qui encerclent le trou noir supermassif au centre de notre galaxie. | ESO / L. Calçada / spaceengine.org

Les astronomes qui les ont observés viennent de remporter un prix Nobel de physique.

Les scientifiques ne peuvent pas voir le trou noir supermassif, appelé Sagittaire A *, au centre de notre galaxie de la Voie lactée. Mais ils peuvent sentir l’énorme pouvoir gravitationnel qu’il a sur les étoiles qui l’entourent. Les étoiles, que les astronomes peuvent voir, gravitent autour du trou noir, à des vitesses stupéfiantes.

Voir par vous-même. Cette vidéo comprend 16 ans d’observations de l’Observatoire européen austral. Ce n’est pas une animation – ce sont de vraies images d’étoiles accélérées par un facteur de 32 millions. Regardez-les danser autour d’un mystérieux centre vide.

ESO / MPE

Et voici une version plus claire et illustrée d’observations similaires, de l’observatoire Keck à Hawaï.

Mardi, Andrea Ghez, astronome à l’UCLA, et Reinhard Genzel, de l’Institut Max Planck de physique extraterrestre en Allemagne et de l’UC Berkeley, ont partagé la moitié du prix Nobel de physique pour les principales équipes qui ont fait ces observations extraordinaires capturées sur trois décennies. (Ghez les a fabriquées à l’Observatoire de Keck et Genzel a dirigé l’effort européen.) Ghez est maintenant la quatrième femme à avoir remporté le prix Nobel de physique.

«Repousser les limites de la technologie, [Ghez and Genzel] perfectionné de nouvelles techniques pour compenser les distorsions causées par l’atmosphère terrestre, en construisant des instruments uniques et en s’engageant dans des recherches à long terme », écrit le Comité Nobel. «Leur travail de pionnier nous a fourni la preuve la plus convaincante à ce jour d’un trou noir supermassif au centre de la Voie lactée.

Ghez et Genzel partagent le prix de cette année avec Roger Penrose, professeur émérite à Oxford, qui a émis l’hypothèse que l’existence des trous noirs est compatible avec la théorie de la gravité d’Einstein.

«Einstein ne croyait pas lui-même que les trous noirs existent vraiment», écrit le comité Nobel. «En janvier 1965, dix ans après la mort d’Einstein, Roger Penrose a prouvé que les trous noirs pouvaient vraiment se former et les a décrits en détail; en leur cœur, les trous noirs cachent une singularité dans laquelle cessent toutes les lois connues de la nature. Son article révolutionnaire est toujours considéré comme la contribution la plus importante à la théorie générale de la relativité depuis Einstein.

Ghez et Genzel ont également prouvé dans leurs travaux à quel point la théorie de la gravité d’Einstein est fondamentalement correcte.

L’étoile S2, qui est marquée dans la vidéo ci-dessus par une ligne jaune, est environ 15 fois plus massive que notre soleil. Mais ce n’est rien comparé au trou noir, qui est estimé à environ 4 millions de fois plus massif que notre soleil. La gravité qu’il produit fouette l’orbite de S2 à environ 11 millions de miles par heure, soit environ 200 fois la vitesse à laquelle la Terre tourne autour du soleil. S2 termine une orbite en environ 16 années terrestres.

Récemment, les équipes de Genzel et de Ghez ont vu S2 passer devant le Sagittaire A * à une vitesse supérieure à 15,5 millions de miles par heure. C’est plus de 4300 miles chaque seconde, soit près de 3% de la vitesse de la lumière. S2 achève son orbite autour du trou noir en seulement 16 ans, ce qui permet à ces équipes d’astronomes de comparer précisément les prédictions de la théorie gravitationnelle d’Einstein de quelque chose en orbite autour d’un trou noir aussi massif avec des observations réelles, prouvant que la théorie est étanche.

Tous les travaux récompensés par le prix Nobel mardi ont jeté les bases pour que les scientifiques scrutent encore plus profondément et de plus près les trous noirs qui vivent au centre des galaxies. En 2019, un effort mondial appelé Event Horizon Telescope a publié la toute première image rapprochée d’un trou noir (le centre de la galaxie Messier 87). Dans les années à venir, ils pourraient également résoudre une image du mystérieux et puissant Sagittaire A * au centre de notre propre galaxie. Et enfin, nous verrons la source de toute cette puissance gravitationnelle.

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