Depuis le bord de l'abîme...
Premier message reçu de la frontière du trou noir
au centre de notre Galaxie


Une équipe internationale  conduite par l'Institut Max Planck et comprenant deux chercheurs de l'Observatoire de Paris, a pu observer dans le domaine infrarouge des flashs lumineux provenant de l'environnement du trou noir super massif se situant au centre de notre Galaxie. Ces flashs évoluent très rapidement dans le temps et proviendraient du gaz chaud tombant dans le trou noir, juste avant son absorption définitive par le « monstre ». Ces résultats ont été obtenus avec l'instrument NAOS-CONICA (NACO) installé sur le Very Large Telescope de l'ESO et sont publiés dans la revue Nature du 30/10/03.

Figure 1. A quelques minutes près, un flash lumineux apparait (ici à 1.62 µm de longueur d'onde) puis disparait à l'endroit exact où git un trou noir au centre de notre Galaxie. (voir aussi l'animation mpeg, 136 kB) (S2 est l'etoile orbitant autour du trou noir qui a récemment permis d'en estimer la masse).
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« Que fait cette étoile ici ? » s'exclame Rainer Schödel de l'Institut Max Planck, tandis qu'il observe le centre de la Voie Lactée le 9 mai de cette année, avec Reinhard Genzel, responsable de l'équipe. Quelques minutes plus tard, l'étoile disparait ! L'équipe vient d'observer, pour la première fois, un flash très puissant dans le domaine infrarouge (1.62 µm) à l'endroit exact où l'on situe le trou noir super massif présent au centre de notre Galaxie. « Nous avons cherché l'émission infrarouge du trou noir pendant des années » explique Andreas Eckart de l'Université de Cologne, un autre membre de l'équipe. « Nous étions certains que le trou noir doit accréter de la matière, qui durant sa chute sur le trou noir chauffe et donc rayonne dans l'infrarouge ». Mais aucune radiation infrarouge n'avait été trouvée jusqu'à présent. Cette importante découverte est intervenue pendant que l'équipe observait, avec l'instrumentation NACO  (caméra infrarouge CONICA couplée au système d'optique adaptative NAOS équipant le télescope Yepun du VLT de l'ESO), l'environnement du trou noir.

L'analyse des données révèle que l'émission infrarouge provient d'une zone extrêmement proche du trou noir central, de l'ordre de la taille du système solaire, et qu'elle varie très rapidement en intensité sur des échelles de temps de l'ordre de quelques minutes, prouvant ainsi que les signaux infrarouges doivent venir d'une zone se situant juste à la frontière délimitant le trou noir : l'horizon, depuis l'intérieur duquel aucun rayonnement ne peut s'échapper. La variabilité rapide observée dans toutes les données obtenues par l'équipe indique clairement que la région autour de l'horizon a des propriétés chaotiques comme celles que l'on peut voir dans les orages ou les éruptions solaires.

Figure 2. Courbes de lumière du flash lumineux (couleur bleue) dans les filtres H (1,65 µm), K (2,2 µm), L'(3,8 µm) et d'une étoile de réference (couleur rouge). Durant les observations de juin 2003 (courbes du haut), une période de 16,8 +/- 2 mn est observée.
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« Nos données nous donnent pour la première fois des informations sur ce qui arrive précisément à l'extérieur de l'horizon du trou noir et nous permettront d'évaluer les prédictions de la Relativité Générale » explique Daniel Rouan, un membre de l'équipe appartenant à l'Observatoire de Paris. Le résultat le plus saisissant est une périodicité apparente de 17 minutes dans les courbes de lumière de deux des flashs détectés. Si cette périodicité est due au mouvement du gaz orbitant autour du trou noir, la conclusion inévitable est que le trou noir doit tourner rapidement.

Reinhard Genzel, qui a conduit les travaux de l'équipe, ajoute : « C'est une découverte majeure. La théorie  nous dit qu'un trou noir en rotation n'est caractérisé que par trois paramètres : sa masse, sa vitesse de rotation et sa charge électrique. L'année dernière nous avons été capables de déterminer sans équivoque l'existence et la masse du trou noir au centre de notre Galaxie qui est de 3,7 (±1,5) 106 masses solaires. Si notre hypothèse est correcte pour ce qui est de la périodicité du gaz s'accrétant, nous pouvons maintenant mesurer, pour la première fois, sa rotation. Celle-ci pourrait être d'environ la moitié de la rotation maximale que la Relativité Générale permet. L'ère de l'observation de la physique des trous noirs a commencé ».

Référence:
R. Genzel, R, Shödel, T. Ott, A. Eckart, T. Alexander, F. Lacombe, D. Rouan, B. Aschenbach: "Near-IR Flares from Accreting Gas around the Supermassive Black Hole in the Galactic Center", revue Nature du 30 Octobre 2003
ESO Press-Release
Un trou noir au centre de notre Galaxie

Contact
Daniel Rouan (Observatoire de Paris, LESIA)
François Lacombe (Observatoire de Paris, LESIA)