Une équipe d’astrophysiciens a détecté S301, l’étoile la plus rapide jamais observée dans la Voie lactée, propulsée à environ 90 millions de kilomètres par heure autour du trou noir supermassif Sagittarius A*. Cette découverte, réalisée au Chili avec le Very Large Telescope de l’ESO, offre une opportunité inédite de mesurer la rotation de l’objet central.
L’astronomie observationnelle vient de franchir un cap décisif dans l’étude des champs gravitationnels extrêmes. Des chercheurs ont identifié l’étoile la plus rapide jamais observée, une sprinteuse cosmique baptisée S301 qui fend l’espace sous l’emprise gravitationnelle directe du trou noir supermassif au cœur de notre galaxie. Cette découverte apporte aux scientifiques un laboratoire naturel d’une rare puissance pour tester les limites de la physique théorique.
S301 : Une trajectoire extrême et des records de vitesse
L’interféromètre du Very Large Telescope (VLTI) de l’Observatoire européen austral (ESO), installé au Chili, a permis de mesurer sa vitesse maximale au périastre : l’étoile atteint environ 25 000 kilomètres par seconde, soit plus de 8 % de la vitesse de la lumière. Aucune autre étoile recensée dans notre galaxie ni ailleurs n’avait affiché une telle vélocité.
L’astre suit une orbite hautement elliptique qui boucle sa course en environ 8,7 ans. Lors de son passage au plus près de Sagittarius A*, ou Sgr A*, elle s’en approche à seulement 11,5 unités astronomiques, une distance comparable à celle qui sépare Saturne du Soleil.
Le chaos gravitationnel d’un ancien système binaire
L’origine de cette course effrénée s’enracine dans une collision gravitationnelle passée. Selon les analyses des chercheurs, S301 faisait initialement partie d’un système binaire constitué de deux étoiles liées par leur propre gravité. En s’aventurant trop près de Sagittarius A*, le trio formé par le trou noir et les deux étoiles a provoqué une rupture totale d’équilibre.
Stefan Gillessen, astrophysicien à l’Institut Max Planck de physique extraterrestre en Allemagne, a expliqué qu’une étoile est éjectée du centre de la Voie lactée à très grande vitesse, au point de pouvoir quitter la galaxie, tandis que l’autre reste piégée pour toujours sur une orbite proche du trou noir.
Stefan Gillessen a précisé que son orbite ne se dégraderait pas de sitôt et que son orientation changerait donc, mais qu’elle ne risquait pas d’être avalée.
Mesurer la rotation de Sagittarius A* pour la première fois
Au-delà de sa vitesse record, S301 représente un outil méthodologique inédit. Les trous noirs sont des objets si denses que rien, pas même la lumière, ne peut s’échapper de leur horizon. En théorie, ces masses colossales tournent sur elles-mêmes et déforment la structure même de l’espace-temps qui les entoure, un phénomène connu sous le nom d’effet Lense-Thirring. Toutefois, leur invisibilité optique rend cette rotation extrêmement difficile à quantifier directement.
Felix Mang, coauteur de l’étude et doctorant au sein de la même institution allemande, a indiqué qu’à l’heure actuelle, ils en savaient très peu sur la rotation de Sgr A*, et Stefan Gillessen a ajouté qu’ils ne pouvaient observer sa rotation qu’en observant ses effets sur l’espace qui l’entoure.
C’est précisément ici que S301 change la donne. En frôlant le trou noir à une telle proximité, l’étoile subit des interactions directes avec l’espace-temps tourbillonnant. L’astre ne se contente pas d’osciller selon un mouvement de va-et-vient classique ; il est repoussé vers une orbite légèrement modifiée à chaque passage successif. L’équipe scientifique estime qu’en poursuivant l’observation de cette variation d’orbite durant la prochaine décennie, il sera possible de déterminer directement la rotation du trou noir central, une mesure qui serait totalement inédite dans l’histoire de l’astrophysique.
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