PREMIER TEST DE LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE AUTOUR D'UN TROU NOIR SUPERMASSIF

L’instrument Gravity

Gravity, un instrument spécifique d’une extrême précision, fut donc proposé en 2005, engagé en 2006 puis construit, afin de recevoir simultanément la lumière des quatre grands télescopes, former les franges d’interférence sur un détecteur de lumière infrarouge et reconstruire l’image de l’environnement immédiat du trou noir. Le hasard fait parfois bien les choses : à proximité immédiate de SgrA* se trouve une étoile (IRS7) suffisamment brillante dans l’infrarouge pour servir de référence à l’optique adaptative. En outre, deux autres étoiles (IRS16C et IRS16NW), observables et plus proches encore de SgrA*, permettent de suivre les déplacements des franges d’interférence que les fluctuations de l’atmosphère terrestre déplacent de façon aléatoire, et de les compenser pour former l’image. Cette heureuse combinaison permet à Gravity de mesurer, par rapport à SgrA*, la position de l’étoile S2 avec une extrême précision, variant entre 30 et 150 microsecondes d’arc selon les conditions d’observation. Elle permet aussi des poses longues, donc une extrême sensibilité, si bien que la lumière émise par la matière présente dans l’environnement immédiat du trou noir apparaît sur les images.

Les effets étudiés du champ gravitationnel intense concernent la position et la vitesse de S2. La vitesse possède deux composantes : l’une est mesurée directement en suivant le déplacement de S2 au cours du temps ; l’autre, perpendiculaire (dite vitesse radiale), n’est pas mesurable en suivant la trajectoire. Il est donc nécessaire de mesurer aussi, pendant les mêmes nuits d’observation, la vitesse radiale instantanée de S2, c’est-à-dire sa vitesse d’éloignement ou d’approche de l’observateur terrestre. Pour ce faire, le spectrographe SINFONI (Spectrograph for Integral Field Observations in the Near-Infrared) est installé sur l’un des quatre télescopes géants (UT4) et son emploi peut alterner avec celui de l’instrument Gravity.