Einstein l'avait prédit : une étoile danse en rosace autour d'un trou noir

Une étoile danse autour d’un trou noir : la théorie d’Einstein enfin prouvée
Une étoile danse autour d’un trou noir : la théorie d’Einstein enfin prouvée - © MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRA - Getty Images/Science Photo Libra

Pour la première fois, des astronomes ont pu observer une étoile en orbite autour d’un trou noir supermassif au centre de notre galaxie, la Voie lactée. Ce phénomène est une preuve de la théorie générale de la relativité d’Albert Einstein.

L’étude a été publiée dans la revue Astronomy&Astrophysics et relayée par CNN.

Les astronomes ont fait ces incroyables observations à l’aide du grand télescope de l’Observatoire austral européen situé dans le désert d’Atacama au Chili. La plus grande découverte est celle-ci : l’orbite de l’étoile avait la forme d’une rosace.

Pourquoi est-ce important ? Parce que deux théories sur les orbites se battaient : la théorie de la gravité d’Isaac Newton suggère que l’orbite doit ressembler à une ellipse fixe alors que la théorie de la relativité d’Einstein soutenait qu’elle devait ressembler à une rosace. Voici la preuve qu’Einstein avait raison.

"La relativité générale d’Einstein prédit que les orbites liées d’un objet autour d’un autre ne sont pas fermées, comme dans la gravité newtonienne", a déclaré dans un communiqué Reinhard Genzel, directeur de l’Institut Max Planck de physique extraterrestre à Garching, en Allemagne.

 

Si l’on apprend depuis l’école primaire que les planètes tournent autour du soleil en suivant une orbite en forme d’ellipse figée, ce n’est pas vraiment le cas.

Vous ne le savez peut-être pas mais "cet effet célèbre [rosace NDLR] – vu pour la première fois sur l’orbite de la planète Mercure autour du Soleil – a été la première preuve en faveur de la relativité générale", explique Genzel.

Un trou noir super massif au centre de notre galaxie

Cet effet a ensuite pu être revérifié proche d’un autre élément de notre galaxie, le trou noir supermassif dont on ignorait l’existence il n’y a pas encore si longtemps, Sagittaire A*, situé à 26.000 années-lumière du Soleil.

"Cent ans plus tard, nous avons maintenant détecté le même effet dans le mouvement d’une étoile en orbite autour de Sagittaire A* au centre de la Voie lactée. Cette observation renforce la preuve que le Sagittaire A* doit être un trou noir supermassif de 4 millions de fois la masse du soleil".

Le trou noir attire plusieurs étoiles denses autour de lui et l’une d’elles, du nom de S2 (unnom simple pour une fois), passe au plus près du trou noir, à moins de 20 milliards de kilomètres (en terme astronomique, c'est une distance proche). Lorsqu’elle s’approche de Sagittaire A*, l’étoile se déplace à 3% de la vitesse de la lumière.

Les astronomes observent les déplacements de l’étoile depuis près de 30 ans et ont clairement pu détecter le changement d’orbite de l’étoile S2 lorsqu’elle tourne autour du trou noir. Les orbites ne sont jamais des cercles parfaits, les objets célestes se rapprochent ou s’éloignent pendant la rotation. Mais cette fois-ci, non seulement l’étoile ne tournait pas en rond, mais en plus, son approche du trou noir change à chaque fois, ce qui crée la forme de la rosace. La théorie d’Einstein prédisait ce changement d’orbite.

Des mesures plus claires avec un plus grand télescope

Si cette nouvelle est déjà incroyable, les futurs télescopes, plus puissants, permettront d’observer des étoiles plus petites qui sont encore plus proches du trou noir et de pouvoir prouver d’autres éléments de la théorie d’Einstein.

"Avec de la chance, nous pourrions capturer des étoiles suffisamment proches pour qu’elles ressentent réellement la rotation du trou noir", a déclaré Andreas Eckart, co-auteur de l’étude et scientifique principal du projet de l’Université de Cologne en Allemagne. "Ce serait là encore un niveau complètement différent de test de la relativité".