{"id":4052,"date":"2020-10-07T10:38:17","date_gmt":"2020-10-07T10:38:17","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/?p=4052"},"modified":"2020-11-21T21:17:15","modified_gmt":"2020-11-21T21:17:15","slug":"le-prix-nobel-de-physique-2020-pour-les-trous-noirs-2-2-genzel-et-ghez","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/2020\/10\/07\/le-prix-nobel-de-physique-2020-pour-les-trous-noirs-2-2-genzel-et-ghez\/","title":{"rendered":"Le prix Nobel de physique 2020 pour les trous noirs (2\/2) : Genzel et Ghez"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: justify\">Comme annonc\u00e9 dans le <strong><a href=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/2020\/10\/06\/le-prix-nobel-de-physique-2020-pour-les-trous-noirs-1-2-roger-penrose\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">billet pr\u00e9c\u00e9dent consacr\u00e9 \u00e0 Roger Penrose<\/a><\/strong>, ce second billet \u00ab Nobel de physique 2020 \u00bb s&#8217;attache aux travaux de Genzel, Ghez et consorts sur le Centre Galactique et son putatif trou noir. Putatif, car rien ne prouve encore de fa\u00e7on irr\u00e9futable que l\u2019objet compact et massif qui se tient au centre de notre galaxie, Sagittarius A*, est bel et bien un trou noir d\u00e9limit\u00e9 par son horizon des \u00e9v\u00e9nements, tel qu&#8217;il est d\u00e9crit par la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale, ou bien un objet exotique aux propri\u00e9t\u00e9s similaires, dont l\u2019existence, bien qu\u2019improbable, n\u2019est pas interdite dans certaines th\u00e9ories alternatives de la gravit\u00e9.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">A cet \u00e9gard il est int\u00e9ressant de noter que le communiqu\u00e9 de l\u2019Acad\u00e9mie des sciences de Su\u00e8de mentionne que Reinhard Genzel et Andrea Ghez sont r\u00e9compens\u00e9s pour <em>\u00ab\u00a0la d\u00e9couverte d\u2019un objet compact supermassif dans le centre de notre galaxie\u00a0\u00bb, <\/em>sans mentionner le terme de trou noir.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/Annonce-Nobel2020.jpg\" rel=\"lightbox[4052]\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-4067\" src=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/Annonce-Nobel2020.jpg\" alt=\"\" width=\"512\" height=\"341\" srcset=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/Annonce-Nobel2020.jpg 512w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/Annonce-Nobel2020-450x300.jpg 450w\" sizes=\"auto, (max-width: 512px) 100vw, 512px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Et de fait, les remarquables travaux effectu\u00e9s depuis trente ans par les \u00e9quipes de Genzel \u00e0 l\u2019Observatoire Europ\u00e9en Austral du Chili, puis de Ghez au t\u00e9lescope Keck de Hawai, ne d\u00e9montrent aucunement l\u2019existence d\u2019un trou noir, m\u00eame si en l\u2019\u00e9tat actuel de nos connaissances cela reste l\u2019hypoth\u00e8se de loin la plus plausible. Si les observations t\u00e9lescopiques de l\u2019ombre d\u2019un trou noir, effectu\u00e9es par l\u2019Event Horizon Telescope (EHT) en avril 2017 et publi\u00e9es en 2019 (dont on aurait pu croire qu\u2019elle leur aurait valu rapidement le Nobel) avait pu fournir l\u2019image de Sagittarius A* plut\u00f4t que celle de la plus lointaine source M87*, nul doute que le communiqu\u00e9 aurait \u00e9t\u00e9 formul\u00e9 diff\u00e9remment. Mais voil\u00e0, \u00e0 cause de la trop grande variabilit\u00e9 temporelle de la luminosit\u00e9 du disque d\u2019accr\u00e9tion autour de Sagittarius A*, le complexe programme de reconstitution d\u2019images de l\u2019EHT a pour l\u2019heure pu fournir une indication convaincante de l\u2019existence d\u2019un trou noir dans M87*, mais pas dans Sagittarius A*.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Comme je l\u2019explique plus longuement ci-dessous, les travaux des laur\u00e9ats Genzel et Ghez ont \u00e9t\u00e9 consacr\u00e9s \u00e0 l\u2019\u00e9tude de la dynamique orbitale d\u2019\u00e9toiles gravitant autour et tr\u00e8s pr\u00e8s du Centre Galactique, et \u00e0 en d\u00e9duire la valeur de la masse de l\u2019objet compact responsable de leurs vitesses \u00ab\u00a0anormalement\u00a0\u00bb \u00e9lev\u00e9es.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Je reprends maintenant quelques \u00e9l\u00e9ments d\u00e9j\u00e0 publi\u00e9s dans mon ouvrage de 2006 \u00ab Le destin de l\u2019univers, trous noirs et \u00e9nergie sombre \u00bb et r\u00e9actualis\u00e9s \u00e0 travers diverses conf\u00e9rences sur le sujet que j&#8217;ai r\u00e9cemment donn\u00e9es.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Le centre dynamique de la Galaxie, dans la direction de la constellation du Sagittaire, se dissimule \u00e0 la vue des astronomes par de gigantesques bancs de gaz et de poussi\u00e8res cosmiques. Sur 1\u00a0000\u00a0milliards de photons \u00e9mis dans le domaine visible, un seul survit au voyage de 25\u00a0000\u00a0ann\u00e9es-lumi\u00e8re qui le s\u00e9pare de la Terre. Dans ces conditions, l\u2019observation du centre galactique au moyen des t\u00e9lescopes traditionnels est sans espoir. Par bonheur pour les astronomes, la radiation \u00e9lectromagn\u00e9tique a un large spectre s\u2019\u00e9tendant des ondes radio aux rayons gamma, et certaines longueurs d\u2019onde peuvent franchir l\u2019obstacle des poussi\u00e8res. C\u2019est le cas des rayonnements radio, infrarouge, X durs et gamma.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Tout se passe dans une r\u00e9gion de 30\u00a0ann\u00e9es-lumi\u00e8re. La luminosit\u00e9 \u00ab\u00a0bolom\u00e9trique\u00a0\u00bb \u2013\u00a0somme de toutes les contributions radio, infrarouge, X, etc.\u00a0\u2013 atteint 10\u00a0millions de fois la luminosit\u00e9 solaire. On y trouve deux sources radio\u00a0: Sagittarius\u00a0A Est, qui a toutes les caract\u00e9ristiques d\u2019un reste de supernova, et Sagittarius\u00a0A Ouest, qui pr\u00e9sente une superposition de deux types d\u2019\u00e9mission radio\u00a0; l\u2019une est \u00ab\u00a0thermique\u00a0\u00bb, c\u2019est-\u00e0-dire qu\u2019elle provient du rayonnement naturel d\u2019un nuage d\u2019hydrog\u00e8ne mol\u00e9culaire en forme de mini-spirale\u00a0; l\u2019autre, au c\u0153ur m\u00eame de Sagittarius\u00a0A Ouest, est produite par des \u00e9lectrons anim\u00e9s de vitesses proches de celle de la lumi\u00e8re \u2013\u00a0il s\u2019agit du rayonnement synchrotron.<\/p>\n<figure id=\"attachment_4056\" aria-describedby=\"caption-attachment-4056\" style=\"width: 929px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/SagA.jpg\" rel=\"lightbox[4052]\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-4056\" src=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/SagA.jpg\" alt=\"\" width=\"929\" height=\"554\" srcset=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/SagA.jpg 929w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/SagA-450x268.jpg 450w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/SagA-768x458.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 929px) 100vw, 929px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-4056\" class=\"wp-caption-text\">En haut \u00e0 gauche: Image radio de Sagittarius A prise au VLA (en fausses couleurs). La r\u00e9gion brillante est la source compacte Sagittarius A*, cens\u00e9e abriter un trou noir supermassif.<br \/>En bas \u00e0 gauche:\u00a0 Zoom sur Sagittarius A Ouest, montrant la structure spirale du nuage d\u2019hydrog\u00e8ne mol\u00e9culaire.<br \/>A droite :\u00a0 Zoom sur le centre galactique dans le proche infrarouge obtenu en 2002 au VLT. La position de Sagittarius A* est indiqu\u00e9e par les fl\u00e8ches jaunes. Le champ embrasse un peu plus d\u2019une ann\u00e9e-lumi\u00e8re.<\/figcaption><\/figure>\n<p style=\"text-align: justify\">Cette source non thermique, baptis\u00e9e Sagittarius\u00a0A* (l\u2019ast\u00e9risque \u00e9voque son apparence ponctuelle et met en relief l\u2019unicit\u00e9 de cette radiosource au sein du complexe plus large de Sagittarius\u00a0A), est la plus puissante de toutes les radiosources de la Galaxie. Sa luminosit\u00e9 est 10\u00a0fois sup\u00e9rieure \u00e0 la luminosit\u00e9 optique du Soleil. Mais le plus remarquable est sa compacit\u00e9\u00a0: l\u2019\u00e9mission provient d\u2019une r\u00e9gion plus petite que 3\u00a0milliards de kilom\u00e8tres, c\u2019est-\u00e0-dire de la taille de l\u2019orbite de Saturne ou celle d\u2019une g\u00e9ante rouge. Il est impossible de \u00ab\u00a0caser\u00a0\u00bb un amas d\u2019\u00e9toiles dans un volume aussi faible. L\u2019\u00e9mission radio est donc due \u00e0 un astre unique. Quels sont les types d\u2019astres capables d\u2019\u00e9mettre du rayonnement radio synchrotron\u00a0? Pour diverses raisons, les hyopth\u00e8ses d\u2019un pulsar, d\u2019une source\u00a0X binaire ou d\u2019un reste de supernova sont exclues. De toute fa\u00e7on, l\u2019astre responsable de l\u2019\u00e9mission radio ne peut avoir une masse d\u2019ordre stellaire. Si c\u2019\u00e9tait le cas, il serait anim\u00e9 d\u2019une vitesse propre typique de celle des \u00e9toiles dans le centre de la Galaxie, qui est de 150\u00a0km\/s. Cette vitesse se traduirait par un lent d\u00e9placement de la source radio sur la sph\u00e8re c\u00e9leste. Un tel mouvement n\u2019est pas observ\u00e9. Les mesures confirment que l\u2019astre doit rester au repos au centre de la Galaxie\u00a0; sa masse doit donc exc\u00e9der largement celle d\u2019une \u00e9toile. Reste l\u2019hypoth\u00e8se d\u2019un trou noir de quelques millions de masses solaires, compatible avec les observations radioastronomiques.<!--more--><\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Il s\u2019agit maintenant de confronter cette id\u00e9e aux examens effectu\u00e9s \u00e0 travers une autre fen\u00eatre ouverte sur le centre galactique\u00a0: le domaine infrarouge. L\u2019astronomie du rayonnement infrarouge est r\u00e9alis\u00e9e gr\u00e2ce \u00e0 des d\u00e9tecteurs sophistiqu\u00e9s plac\u00e9s \u00e0 bord de satellites comme IRAS (Infra Red Astronomical Satellite) et ses successeurs ISO (Infrared Space Observatory) et Spitzer, ou au sol depuis les grands sites d\u2019observation du Paranal, au Chili, et du Mauna Kea \u00e0 Hawaii. En 1983, IRAS a ainsi d\u00e9couvert que Sagittarius\u00a0A* co\u00efncide presque avec un \u00e9metteur infrarouge nomm\u00e9 IRS\u00a016. C\u2019est une source tr\u00e8s compacte, qui est probablement responsable de la luminosit\u00e9 totale des 30\u00a0ann\u00e9es-lumi\u00e8re environnantes, et qui chauffe en illuminant le gaz de Sagittarius\u00a0A Ouest. Quelle est la nature de IRS\u00a016\u00a0?<\/p>\n<figure id=\"attachment_4058\" aria-describedby=\"caption-attachment-4058\" style=\"width: 500px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/IRS16.jpg\" rel=\"lightbox[4052]\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-4058\" src=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/IRS16.jpg\" alt=\"\" width=\"500\" height=\"500\" srcset=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/IRS16.jpg 500w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/IRS16-450x450.jpg 450w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/IRS16-150x150.jpg 150w\" sizes=\"auto, (max-width: 500px) 100vw, 500px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-4058\" class=\"wp-caption-text\">L\u2019amas d\u2019\u00e9toiles IRS\u00a016, pris dans l\u2019infrarouge, entoure Sagittarius\u00a0A*. Le champ embrasse une cinquantaine de jours-lumi\u00e8re.<\/figcaption><\/figure>\n<p style=\"text-align: justify\">Les \u00e9toiles dans leur phase de g\u00e9ante rouge sont de puissants \u00e9metteurs infrarouges. En mesurant le flux infrarouge de IRS\u00a016 et en supposant que la proportion de g\u00e9antes rouges y est \u00ab\u00a0normale\u00a0\u00bb, on en d\u00e9duit la distribution d\u2019\u00e9toiles dans IRS\u00a016\u00a0: elles doivent \u00eatre 2\u00a0millions \u00e0 graviter dans un rayon de 5\u00a0ann\u00e9es-lumi\u00e8re. Une telle densit\u00e9 stellaire est prodigieuse\u00a0: elle vaut 1\u00a0000\u00a0fois celle r\u00e9gnant au c\u0153ur d\u2019un gros amas globulaire. Imaginons la prodigieuse clart\u00e9 nocturne r\u00e9gnant sur une hypoth\u00e9tique plan\u00e8te en orbite autour d\u2019une \u00e9toile de cet amas\u2026 la notion m\u00eame de nuit a-t-elle encore un sens\u00a0?<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Les g\u00e9antes rouges ne sont pas les seules sources de rayonnement infrarouge. Les mesures spectroscopiques montrent que des nuages de gaz chauff\u00e9s \u00e0 300\u00a0K gravitent \u00e0 la p\u00e9riph\u00e9rie de IRS\u00a016 et contribuent \u00e0 son \u00e9mission infrarouge. Si les g\u00e9antes rouges servent \u00e0 \u00ab\u00a0tracer\u00a0\u00bb la densit\u00e9 d\u2019\u00e9toiles, le mouvement des nuages est un traceur de la masse totale de IRS\u00a016. Cette information capitale repose sur la simple hypoth\u00e8se que le gaz est anim\u00e9 d\u2019un mouvement circulaire dans un champ gravitationnel central. Dans ces conditions, la vitesse orbitale des nuages \u2013\u00a0livr\u00e9e par le d\u00e9calage Doppler de leurs raies spectrales\u00a0\u2013 fournit directement la valeur de la masse centrale\u00a0: entre 5 et 7\u00a0millions de masses solaires. Puisque le nombre total d\u2019\u00e9toiles dans cette r\u00e9gion contribue au mieux pour 3\u00a0millions de masses solaires, il reste une masse obscure comprise entre 2 et 4\u00a0millions de masses solaires. L\u2019hypoth\u00e8se du trou noir galactique est ainsi corrobor\u00e9e par l\u2019astronomie infrarouge.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Depuis une trentaine d\u2019ann\u00e9es, les astrophysiciens s\u2019accordent sur la nature du centre galactique en le d\u00e9composant en trois structures\u00a0: un disque de gaz ti\u00e8de et grumeleux accumul\u00e9 dans une couronne s\u2019\u00e9tendant de 5 \u00e0 30\u00a0ann\u00e9es-lumi\u00e8re du centre, le bord interne \u00e9tant fortement chauff\u00e9 par une source de rayonnement centrale\u00a0; \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la couronne, une cavit\u00e9 de 5\u00a0ann\u00e9es-lumi\u00e8re de rayon contenant 2 \u00e0 3\u00a0millions de masses solaires sous forme d\u2019\u00e9toiles regroup\u00e9es en l\u2019amas tr\u00e8s compact IRS16\u00a0; au centre m\u00eame, un trou noir de 4\u00a0millions de masses solaires en \u00e9tat d\u2019accr\u00e9tion \u00e0 faible d\u00e9bit.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Le diam\u00e8tre d\u2019un trou noir de 4\u00a0millions de masses solaires est de 25\u00a0millions de kilom\u00e8tres, et \u00e0 la distance du Centre Galactique, vue depuis la Terre sa dimension angulaire est celle d\u2019une balle de tennis plac\u00e9e \u00e0 un million de kilom\u00e8tres. C\u2019est soit 100\u00a0fois plus petit que la dimension de la r\u00e9gion r\u00e9solue par les instruments des annes 1990. Mais cette r\u00e9solution s\u2019est am\u00e9lior\u00e9e au cours des derni\u00e8res ann\u00e9es, d\u2019une part gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019instrument GRAVITY install\u00e9 au Very Large Telescope europ\u00e9en du Chili, d\u2019autre part et surtout gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019Event Horizon Telescope et son r\u00e9seau interf\u00e9rom\u00e9trique de radiot\u00e9lescopes de taille terrestre, en principe capable de scruter l\u2019ombre du trou noir putatif Sagittatius A*. Mais comme dit plus haut, des probl\u00e8mes de traitement d\u2019images ont retard\u00e9 l\u2019obtention de son image.<\/p>\n<figure id=\"attachment_4059\" aria-describedby=\"caption-attachment-4059\" style=\"width: 1280px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/GRAVITY_A_powerful_new_probe_of_black_holes.jpg\" rel=\"lightbox[4052]\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-4059\" src=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/GRAVITY_A_powerful_new_probe_of_black_holes.jpg\" alt=\"\" width=\"1280\" height=\"960\" srcset=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/GRAVITY_A_powerful_new_probe_of_black_holes.jpg 1280w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/GRAVITY_A_powerful_new_probe_of_black_holes-450x338.jpg 450w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/GRAVITY_A_powerful_new_probe_of_black_holes-1024x768.jpg 1024w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/GRAVITY_A_powerful_new_probe_of_black_holes-768x576.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1280px) 100vw, 1280px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-4059\" class=\"wp-caption-text\">L&#8217;instrument GRAVITY install\u00e9 au VLT de l&#8217;Observatoire Europ\u00e9en Austral.<\/figcaption><\/figure>\n<p style=\"text-align: justify\">Avant cela cependant, il avait \u00e9t\u00e9 possible de resserrer le filet autour de Sagittarius A* et de mesurer sa masse avec davantage de pr\u00e9cision. Ce travail de longue haleine a \u00e9t\u00e9 entrepris au d\u00e9but des ann\u00e9es 1990 par une \u00e9quipe d\u2019astronomes allemands conduite par Reinhard Genzel, de l\u2019Institut Max Planck \u00e0 Munich. En suivant durant des ann\u00e9es les mouvements des cent \u00e9toiles les plus proches de Sagittarius A* (par spectroscopie infrarouge), ils ont obtenu en 1997 une carte anim\u00e9e de ces mouvements, prouvant que les \u00e9toiles tournent toutes dans la m\u00eame direction, oppos\u00e9e au sens de rotation du reste de la galaxie \u2013 ce qui sugg\u00e8re qu\u2019elles appartiennent \u00e0 un vaste tore d\u2019\u00e9toiles dont la dynamique est gouvern\u00e9e non par la galaxie dans son ensemble, mais par une grosse masse centrale. Cet ogre suppos\u00e9 s\u00e8me la pagaille dans son entourage : parmi les 45 \u00e9toiles les plus proches identifi\u00e9es dans l\u2019infrarouge, 24 sont des poids lourds, et plus elles s\u2019approchent du centre, plus leurs mouvements deviennent vertigineux ; \u00e0 2 ann\u00e9es-lumi\u00e8re, elles se d\u00e9placent \u00e0 150 km\/s ; plus pr\u00e8s, \u00e0 0,3 ann\u00e9e-lumi\u00e8re, elles filent \u00e0 700 km\/s. L\u2019\u00e9toile baptis\u00e9e S1 valse \u00e0 1 500 km\/s autour du sombre barycentre. Bref, la reconstitution du champ de vitesses des \u00e9toiles proches du centre galactique permet de mieux \u00ab peser \u00bb le trou noir galactique.<\/p>\n<figure id=\"attachment_4061\" aria-describedby=\"caption-attachment-4061\" style=\"width: 960px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/https_blogs-images.forbes.com_startswithabang_files_2018_02_fig_PRL_800_800.png\" rel=\"lightbox[4052]\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-4061\" src=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/https_blogs-images.forbes.com_startswithabang_files_2018_02_fig_PRL_800_800.png\" alt=\"\" width=\"960\" height=\"960\" srcset=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/https_blogs-images.forbes.com_startswithabang_files_2018_02_fig_PRL_800_800.png 960w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/https_blogs-images.forbes.com_startswithabang_files_2018_02_fig_PRL_800_800-450x450.png 450w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/https_blogs-images.forbes.com_startswithabang_files_2018_02_fig_PRL_800_800-150x150.png 150w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/https_blogs-images.forbes.com_startswithabang_files_2018_02_fig_PRL_800_800-768x768.png 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 960px) 100vw, 960px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-4061\" class=\"wp-caption-text\">Mouvement des \u00e9toiles au centre de notre galaxie. Les trajectoires d\u2019une poign\u00e9e d\u2019\u00e9toiles gravitant autour de Sagittarius A* ont \u00e9t\u00e9 reconstitu\u00e9es gr\u00e2ce aux observations continues effectu\u00e9es dans l\u2019infrarouge entre 1995 et 2016 aux t\u00e9lescopes Keck de Hawaii. La dynamique de cet ensemble d\u2019\u00e9toiles implique un trou noir central pesant 4,1 millions de masses solaires.<\/figcaption><\/figure>\n<p style=\"text-align: justify\">La plus remarquable des \u00e9toiles de IRS16, nomm\u00e9e S2 (ou S0-2) , est une g\u00e9ante de 15 masses solaires dont la p\u00e9riode orbitale est de quinze ann\u00e9es seulement ; elle a donc pu \u00eatre suivie tout au long de sa trajectoire. Celle-ci pr\u00e9sente une tr\u00e8s forte excentricit\u00e9 (0,87), qui la conduit \u00e0 un p\u00e9riastre situ\u00e9 \u00e0 seulement 20 milliards de kilom\u00e8tres du trou noir central (trois fois la distance moyenne entre le Soleil et Pluton). Au printemps 2002, des mesures d\u2019astrom\u00e9trie de grande pr\u00e9cision obtenues par des \u00e9quipes fran\u00e7aises avec l\u2019instrument d\u2019optique adaptative (qui corrige les effets d\u00e9formants de la turbulence atmosph\u00e9rique), install\u00e9 sur le Very Large Telescope de l\u2019ESO au Chili, ont permis de capter l\u2019instant m\u00eame o\u00f9 l\u2019\u00e9toile S2 est pass\u00e9e \u00e0 son p\u00e9riastre.<\/p>\n<figure id=\"attachment_4062\" aria-describedby=\"caption-attachment-4062\" style=\"width: 1046px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/CG_orbiteS2.jpg\" rel=\"lightbox[4052]\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-4062\" src=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/CG_orbiteS2.jpg\" alt=\"\" width=\"1046\" height=\"825\" srcset=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/CG_orbiteS2.jpg 1046w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/CG_orbiteS2-450x355.jpg 450w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/CG_orbiteS2-1024x808.jpg 1024w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/CG_orbiteS2-768x606.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1046px) 100vw, 1046px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-4062\" class=\"wp-caption-text\">S2 est l\u2019\u00e9toile qui s\u2019approche le plus pr\u00e8s du centre galactique. Son orbite (l\u2019ellipse en rouge) autour de Sagittarius A* (le cercle noir) est tr\u00e8s excentrique ; la partie proche du p\u00e9riastre, entour\u00e9e de vert, a \u00e9t\u00e9 reconstitu\u00e9e \u00e0 partir des observations du Very Large Telescope au Chili \u00e9quip\u00e9 du syst\u00e8me d\u2019optique adaptative Naos. Repass\u00e9e \u00e0 son p\u00e9riastre en 2018, elle a \u00e9t\u00e9 suivie avec une plus grande pr\u00e9cision par l&#8217;interf\u00e9rom\u00e8tre optique Gravity.<\/figcaption><\/figure>\n<p style=\"text-align: justify\">\u00c0 ce moment elle fon\u00e7ait \u00e0 pr\u00e8s de 10 000 km\/s, vitesse vertigineuse de l&#8217;ordre de 3 % de la vitesse de la lumi\u00e8re. Sa trajectoire enti\u00e8rement reconstitu\u00e9e a permis d\u2019une part de mesurer tr\u00e8s pr\u00e9cis\u00e9ment la distance au centre galactique (24 800 ann\u00e9es-lumi\u00e8re), d\u2019autre part d\u2019estimer la masse du trou noir Sagittarius A* \u00e0 au moins 2,6 millions de masses solaires.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Mais aucune mesure astronomique, surtout lorsqu\u2019elle est difficile, n\u2019\u00e9tant d\u00e9finitive, la valeur de cette masse a \u00e9t\u00e9 sujette \u00e0 vifs d\u00e9bats. Le centre galactique est alors devenu une ar\u00e8ne o\u00f9 se sont affront\u00e9es en un combat presque f\u00e9roce des \u00e9quipes rivales. En 2003, l\u2019astronome am\u00e9ricaine Andrea Ghez et ses collaborateurs, de l\u2019universit\u00e9 de Californie \u00e0 Los Angeles, ont publi\u00e9 une nouvelle cartographie des \u00e9toiles proches de Sagittarius A*, obtenue par Keck I et Keck II, les plus grands t\u00e9lescopes optiques et infrarouges install\u00e9s sur le mont Mauna Kea de l\u2019\u00eele d\u2019Hawaii, \u00e0 une altitude de 4 145 m\u00e8tres. Comme le VLT europ\u00e9en au Chili, ils poss\u00e8dent un syst\u00e8me d\u2019optique active, et peuvent fonctionner ensemble par l\u2019interm\u00e9diaire de l\u2019interf\u00e9rom\u00e9trie optique. Ils ont ainsi une r\u00e9solution angulaire \u00e9quivalente \u00e0 celle d\u2019un miroir de 85 m\u00e8tres, ce qui, en th\u00e9orie, leur permettrait de distinguer une flamme de bougie \u00e0 la surface de la Lune ! Dirig\u00e9s vers le centre galactique, ils ont permis de r\u00e9viser \u00e0 la hausse la masse de Sagittarius A*.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Un consensus finalement \u00e9tabli entre les diff\u00e9rentes \u00e9quipes fait d\u00e9sormais \u00e9tat d\u2019une masse obscure de 4,1 millions de masses solaires au centre de la Voie lact\u00e9e.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Enfin, les observations effectu\u00e9es \u00e0 partir de 2018 par l&#8217;interf\u00e9rom\u00e8tre optique GRAVITY au Very Large Telescope de l&#8217;Observatoire europ\u00e9en austral au Chili, toujours sous la f\u00e9rule de R. Genzel, ont pu suivre les orbites d&#8217;\u00e9toiles gravitant autour de Sagittarius A* \u00e0 seulement quelques dizaines de milliards de km du centre,\u00a0 mesurer notamment la pr\u00e9cession du p\u00e9riastre de l\u2019\u00e9toile S2, ainsi que son d\u00e9calage spectral vers le rouge gravitationnel (effet Einstein), en tous points conformes aux pr\u00e9dictions th\u00e9oriques de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale.<\/p>\n<figure id=\"attachment_4063\" aria-describedby=\"caption-attachment-4063\" style=\"width: 1710px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/Orbite-G2.jpg\" rel=\"lightbox[4052]\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-4063\" src=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/Orbite-G2.jpg\" alt=\"\" width=\"1710\" height=\"1070\" srcset=\"https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/Orbite-G2.jpg 1710w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/Orbite-G2-450x282.jpg 450w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/Orbite-G2-1024x641.jpg 1024w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/Orbite-G2-768x481.jpg 768w, https:\/\/blogs.futura-sciences.com\/luminet\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2020\/10\/Orbite-G2-1536x961.jpg 1536w\" sizes=\"auto, (max-width: 1710px) 100vw, 1710px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-4063\" class=\"wp-caption-text\">Avec une p\u00e9riode orbitale de 16 ans, l&#8217;\u00e9toile nomm\u00e9e S2 par le groupe de Genzel (et S0-2 dans celui de Ghez!) est repass\u00e9e \u00e0 son p\u00e9riastre le 19 mai 2018, \u00e0 20 milliards de km du trou noir central et \u00e0 la folle vitesse de 10 000 km\/s. Par rapport \u00e0 son passage de 2002, le grand axe de son orbite avait tourn\u00e9 (pr\u00e9cession relativiste des p\u00e9riastres) d&#8217;une valeur conforme aux pr\u00e9dictions de la relativit\u00e9 g\u00e9n\u00e9rale.<\/figcaption><\/figure>\n<p style=\"text-align: justify\">On voit donc que la traque de l\u2019objet compact et massif qui s\u2019y trouve, et son identification comme un probable trou noir, est une entreprise de longue haleine ayant mobilis\u00e9 des dizaines de chercheurs. Comme il est d\u2019usage, le prix Nobel a r\u00e9compens\u00e9 deux de ses pionniers, m\u00eame si Genzel a largement devanc\u00e9 son homologue am\u00e9ricaine.<\/p>\n<!-- AddThis Advanced Settings generic via filter on the_content --><!-- AddThis Share Buttons generic via filter on the_content -->","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Comme annonc\u00e9 dans le billet pr\u00e9c\u00e9dent consacr\u00e9 \u00e0 Roger Penrose, ce second billet \u00ab Nobel de physique 2020 \u00bb s&#8217;attache aux travaux de Genzel, Ghez et consorts sur le Centre Galactique et son putatif trou noir. 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