Un trou noir au centre de notre Galaxie

Des mesures récentes d’astrométrie de grande précision avec l’instrument d’optique adaptative sur le VLT de l’ESO, viennent d’apporter la preuve de l’existence d’un trou noir supermassif au centre de notre Galaxie, confondu avec la source radio Sagitarius A*. Les mesures ont permis de contraindre l’orbite d’une étoile S2, elliptique et képlérienne, de période 15,2 ans, et de péricentre 17 heures-lumière. La masse du trou noir serait de 2,7 millions de masses solaires. Il y a quelques mois, le système d’optique adaptative NAOS était livré à l’ESO et installé sur le télescope YEPUN, l’un des quatre télescopes de 8m constituant le Very Large Telescope. Il fournissait à cette occasion des premières images d’une remarquable finesse (voir nouvelle de Décembre 2001). L’Observatoire de Paris a très largement contribué à la construction de cet instrument qui corrige les effets déformants de la turbulence atmosphérique, en particulier en concevant un système d’analyseur fonctionnant dans l’infrarouge pour mesurer les effets perturbateurs de l’atmosphère (pages NAOS de l’Observatoire de Paris )

Figure 1. Image du centre de la Voie Lactée dans l’infra-rouge proche (bande K). A gauche : image à la limite de diffraction (60 milli arcseconde) d’un champ de 18"x15" autour du centre de notre Galaxie (flèches), obtenue avec l’instrument d’optique adaptative NAOS/CONICA sur le 4ème télescope UT4 (Yepun) du VLT le 3 Mai 2002. Les positions radio de 7 étoiles masers SiO ont servi à aligner les images radio et infrarouge à 10 milli-arcseconde près. A droite : La région centrale 1.7"x1.8" autour de la radio source compacte SgrA* (croix). Les anneaux entourant les étoiles brillantes sont des artefacts de l’algorithme de déconvolution. L’étoile S2 est le point lumineux confondu avec la croix. Noter l’échelle de 20 jours-lumière (et celle de 1 année-lumière à gauche). C’est en utilisant cet instrument et la caméra CONICA qu’une équipe internationale comprenant des astronomes de l’Observatoire de Paris et de l’Observatoire de Grenoble, vient de mettre en évidence de façon quasi certaine l’existence au centre de notre Galaxie d’un trou noir. Pour arriver à cette conclusion, ils ont montré que le mouvement d’une étoile proche de l’objet central massif SgrA* (une source qui n’est détectable qu’aux longueurs d’onde radio) se faisait suivant une orbite elliptique, analogue à celles que décrivent les planètes autour du Soleil. NAOS a même permis de capter l’instant où l’étoile est passée à proximité immédiate de cet objet (3 fois la distance Soleil-Pluton) : comme la trajectoire, à cette époque très incurvée, est restée une quasi-parfaite ellipse, on a pu en déduire qu’il s’agissait bien d’un objet de très petite taille. Enfin, la trajectoire permettant aussi de déduire la masse énorme de 2.7 millions de fois la masse du soleil pour cet objet, il ne restait plus guère de possibilité autre que celle d’un trou noir, cet entité étrange prédite par la théorie de la Relativité Générale depuis des années.

Figure 2. Orbite de l’étoile S2 (ellipse en noir) autour du centre Galactique, c’est-à-dire de Sagitarius A* (cercle en noir). La partie entourée de rouge est celle obtenue à partir des observations NAOS/CONICA. Ce résultat a été possible parce que le système NAOS est actuellement le plus performant dans sa catégorie. Mais une autre raison, essentielle ici, est qu’il est équipé d’un analyseur infrarouge, un système absolument unique au monde développé par l’équipe du LESIA à l’Observatoire de Paris ; or le centre de notre Galaxie est caché en optique par une énorme quantité de poussière interstellaire qui ne devient transparente que dans le domaine infrarouge : une étoile très proche de SgrA* a pu ainsi servir de référence infrarouge pour la correction par l’optique adaptative. Animation MPEG Ce film montre le mouvement de S2 et d’autres étoiles dans le champ du centre de notre Galaxie, et a été produit par le groupe du Max-Planck Institut à Munich ----
Référence : R. Schodel, T. Ott, R. Genzel, R. Hofmann, M. Lehnert, A. Eckart, N. Mouawad, T. Alexander, M.J. Reid, R. Lenzen, M. Hartung, F. Lacombe, D. Rouan, E. Gendron, G. Rousset, A.-M. Lagrange, W. Brandner, N. Ageorges, C. Lidman, A.F.M. Moorwood, J. Spyromilio, N. Hubin, K.M. Menten "Closest Star Seen Orbiting the Supermassive Black Hole at the Centre of the Milky Way", Nature, 17 octobre 2002 astro-ph/0210426

Contact

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

Dernière modification le 22 février 2013