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(S-7a)   Le trou noir au centre de notre galaxie

    Notre soleil fait partie d'un gigantesque ensemble d'étoiles, en forme de disque. Par une nuit noire, ces étoiles forment une bande lumineuse à travers le ciel -- "la Voie Lactée" des observateurs de la Grèce antique, et pour nous, c'est notre galaxie. En observant n'importe quel point de cette lueur, vous regardez vers le bord du disque, et ce que vous voyez provient en fait de l'émission lumineuse de beaucoup, beaucoup d'étoiles éloignées, dont les éclats se fondent en une lueur globale.

    Qu'est ce qui maintient ce disque dans sa cohésion ? Les astronomes ont longtemps soupçonné qu'il s'agissait d'un trou noir très massif, et que, de même, chaque galaxie présentait une masse centrale, apparue rapidement dans l'histoire de l'univers. Leur attention portait sur une source radio compacte, s'avérant également émettre des rayons X, et cachée derrière des nuages de poussière dans la constellation du Sagittaire, l'Archer.

    Maintenant ils en ont une belle preuve, persuasive. Une importante étoile de cette région a été trouvée orbitant autour d'une masse fortement concentrée, estimée à 3.7 millions fois celle de notre soleil (plus ou moins 1.5 millions). Les lois de la physique ont écarté toutes explications, sauf une : c'est incontestablement un énorme trou noir.

Etoiles à proximité d'un trou noir

    La réputation "d'un trou noir" est plutôt menaçante, c'est celle d'une spirale qui aspire tout ce qui passe à proximité, l'engloutit et ne le renvoie jamais. Ce n'est pas exact. La force de la pesanteur à proximité d'un trou noir est énorme, en effet, mais comme pour l'attraction gravitationnelle du soleil, de la terre ou de n'importe quel autre objet, elle obéit à la conservation de l'énergie. Tout objet attiré par un trou noir augmente sa vitesse et son énergie, qui peuvent devenir extrêmement grands. Cependant, sauf si cet objet est tout juste dirigé directement vers le trou noir (une cible relativement petite) il tournera juste autour et sera renvoyé au loin , comme une comète effectuant un passage autour du soleil. La vitesse, acquise par l'attraction vers le trou noir, l'aide également à s'en évader.
Orbit of star S2

     L'Etoile S2

    L'attraction gravitationnelle intense du trou noir empêche complètement toute lumière de lui échapper, et il est donc invisible ("noir" en effet !). Cependant, il y a de nombreuses étoiles à proximité voir ici, une image), dont une assez importante : environ 15 fois la masse du soleil et 7 fois son rayon, dont on a récemment trouvé qu'elle circulait autour du centre avec une période orbitale de 15.2 années seulement. Cette étoile, dénommée S2 par les astronomes, suit une ellipse qui l'approche au plus près du centre de la galaxie à environ 124 unités astronomiques (1 UA = distance moyenne du Soleil à la Terre ) (voir l'illustration). A cet instant, elle accélère à environ 5000 km/sec, près de 2% de la vitesse de la lumière ! Les couches qui font face au trou noir sont légèrement plus proches que celles de l'autre côté, et sont donc plus fortement attirées, et pourraient s'arracher de l'étoile lors d'un passage très rapproché. Mais S2 devrait se situer environ 70 fois plus prés pour que cela se produise, à une distance comparable au rayon de l'orbite de Mars.


    L'observation de cette orbite, rapportée par Rainer Schödel, de l'Institut Max Planck (Allemagne) et par ses collègues, est un triomphe de l'astronomie basée sur Terre. Bien que S2 soit beaucoup plus grande et plus lumineuse que le soleil, sa lumière visible est occultée par la poussière et ne nous parvient pas. Néanmoins, le rayonnement (IRE) infrarouge émis par S2 peut pénétrer, et un appareil - photo IR sophistiqué a été utilisé, relié à un télescope de 8 mètres (de diamètre) de l'ESO ( Observatoire Européen de l'hémisphère Sud ),au Chili. Ce télescope muni d'un miroir géant a surmonté le flou donné par la turbulence de l'atmosphère grâce à "l'optique adaptative" qui permet d'ajuster rapidement les miroirs, et d'obtenir la résolution incroyablement fine d'environ 1/100 de seconde d'arc (notez l'échelle sur le graphique ci-dessus !).

Un Monstre à la diète

    Loin d'être un dévoreur glouton d'étoiles et de gaz interstellaire, "notre propre" trou noir est plutôt faiblard. Le gaz qui y échoue lui permet d'émettre des rayons X, mais l'émission est faible, excepté quelques " flares "( éclairs, sursauts ) que l'on pense provenir de la capture de gros fragments de matière de la taille d'une comète. Un article dans "Science" (30 mai 2003, page 1356) l'appelle "l'antre noir et affamé de la voie lactée" et avance également une explication. Le centre de la galaxie est maintenant à l'intérieur d'une bulle de gaz en voie d'extension, apparemment apparue il y a quelques10-50.000 ans lors de l'explosion d'une supernova du voisinage. Cela fait penser que le front de la bulle balaye au loin le gaz interstellaire et en réduit donc la densité autour du trou noir.

En savoir plus

    L'article rapportant cette découverte (avec les détails scientifiques) : A Star in a 15.2 year orbit around the supermassive black hole at the center of the Milky Way (" Une étoile sur une orbite de 15.2 ans autour du trou noir supermassif du centre de la voie lactée ", par R. Schödel et autres (22 co-auteurs), Nature, vol. 419, p. 694-6, 17 octobre 2002.

    Un bref rapport dans le même numéro, décrivant ce travail pour les lecteurs généralistes : Into the heart of darkness (Au coeur de l'obscurité) par Karl Gebhardt, Nature, vol. 419, p. 675-6, 17 octobre 2002.

    Post-scriptum 7.31.2003: Notez "The Black Hole at the center of Our Galaxy (Le trou noir au centre de notre galaxie)" de Fulvio Melia, édité cette année par l'université de Princeton -- 201 pp, $29.95, analysé dans "Science", 18 juillet 2003, p. 314. Une discussion plus détaillée du sujet... et ce n'est qu'une coĽncidence si les titres de ce livre et de cette section sont identiques !

Soit dit en passant ...

        La légende grecque, au sujet du lait d'une déesse répandu à travers le ciel, est également l'origine du mot "galaxie," puisqu'en Grec : "gala" signifie lait. L'ancien nom juif de la voie lactée était "Le fleuve de feu" (nahar di nur).

Cette section est une extension de notre présentation du soleil. "Stargazers to Starships" continue par des sections traitant le vol et les vaisseaux spatiaux, en commençant par le principe de la fusée

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      Auteur et responsable :   Dr. David P. Stern
     Mail au Dr.Stern:   stargaze("at" symbol)phy6.org

Traduction française: Guy Batteur guybatteur(arobase )wanadoo.fr


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Dernière mise à jour : 12.13.2001