Un trou noir super-massif au centre de la Voie Lactée ?

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Cette année, le prix Nobel de Physique récompense trois chercheurs, Roger Penrose (Birkbeck College, Londres) pour ses travaux théoriques sur les trous noirs et Reinhard Genzel (Max-Planck-Institute für Extraterrestrische physik (MPE), Dr. Honoris Causa de l’Observatoire de Paris), et Andrea Ghez (Université de Californie Los Angeles), pour leurs travaux ayant fait la démonstration observationnelle de l’existence d’un objet compact super-massif au centre de notre Galaxie. L’expertise du Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique (Observatoire de Paris, le CNRS, Université Paris Cité et Sorbonne Université) a largement contribué à cette découverte.

Partie centrale de la Voie Lactée autour de l’objet central observée en proche infrarouge par l’instrument VLT/NACO.

© Crédit: ESO/S. Gillessen et al.

Les observations liées à cette découverte majeure ont nécessité des techniques de haute résolution angulaire qui sont mises en oeuvre par une équipe du Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique (LESIA) en collaboration avec d’autres laboratoires français et internationaux (ONERA, IPAG, MPE… ).

« Il s’agit d’une part de la technique d’optique adaptative qui permet de corriger les faisceaux optiques des dégradations de la turbulence atmosphérique, et d’autre part de l’interférométrie qui combine la lumière de plusieurs télescopes pour synthétiser la résolution angulaire d’un télescope géant » déclare Gérard Rousset (Professeur à Université Paris Cité et au LESIA)

Au tournant des années 2000, le LESIA a participé à l’instrument NAOS, l’optique adaptative de première génération pour le Very Large Telescope (VLT), couplé à la caméra infrarouge CONICA et formant l’instrument NACO, et dont le MPE était partie prenante du consortium. Cet instrument a fourni une première mesure de l’orbite de l’étoile S2, la plus proche du trou noir central, permettant de renforcer l’hypothèse d’un trou noir super-massif au centre de la Voie Lactée.

La mesure de l’orbite de S2 s’est poursuivie avec l’instrument de deuxième génération du VLTI, l’interféromètre du VLT, GRAVITY construit en collaboration notamment entre le LESIA et le MPE.

« Cet instrument a permis de suivre très précisément l’orbite des étoiles les plus proches de ce trou noir et donc d’en déduire sa masse » poursuit Gérard Rousset.

GRAVITY a également permis de conduire les premiers tests de relativité générale pour un trou noir super-massif et d’en étudier l’environnement proche à une échelle comparable à celle de l’horizon des événements. Vingt ans d’observations avec ces instruments ont ainsi permis d’affiner l’estimation de la masse de l’objet compact qui s’élève à 4,261±0,012 millions de masses solaire.

Ce prix Nobel met en lumière des travaux initiés dans les années 90 auxquels les équipes techniques et les chercheurs du LESIA ont pris part depuis le début des années 2000.

Gérard Rousset
Professeur à Université Paris Cité et au Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique 

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