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

L’avenir de Gravity

La sensibilité de Gravity pourra confirmer ou infirmer la présence d’une masse significative entre le péricentre de l’orbite de S2 et le trou noir. D’autres effets sur la trajectoire de S2, prédits par la relativité générale et plus délicats à mesurer, sont attendus du fait de l’amélioration constante de précision de Gravity. Le premier est une précession (dite de Schwarzschild) qui correspond à un changement de direction (12 minutes d’arc par orbite), au cours du temps et dans le plan de l’orbite, du grand axe de l’ellipse parcourue par S2. L’amélioration des méthodes d’observation et l’accumulation de mesures dans la durée permettront d’atteindre la précision extraordinaire de dix microsecondes d’arc et de mettre en évidence, en champ intense, cet autre effet relativiste soupçonné dans les mesures déjà obtenues.

Un trou noir est caractérisé exclusivement par trois quantités physiques : sa masse, sa charge électrique et son mouvement de rotation sur lui-même vis-à-vis d’un observateur extérieur (moment cinétique ou spin). Cette dernière quantité demeure inconnue pour le trou noir du centre de la galaxie. Une rotation se manifesterait par un effet d’entraînement de l’espace autour du trou noir (précession dite de Lense-Thirring), effet perceptible sur le mouvement d’étoiles qui s’y trouveraient. L’effet prévisible sur S2, pour une rotation raisonnable du trou noir, est bien au-delà de la précision envisageable avec quelques années additionnelles de mesures de l’orbite. Mais, si d’autres étoiles, moins brillantes que S2, ou des nuages de gaz, se trouvent en mouvement beaucoup plus près de SgrA* et devenaient détectables grâce à une amélioration de la sensibilité de Gravity, l’effet deviendrait mesurable.

Avec Gravity, le VLTI a effectué en 2018 une démonstration extrêmement féconde. Construit spécifiquement pour l’étude du centre de la galaxie, l’instrument Gravity étudie aussi beaucoup d’autres objets qui ne sont pas des trous noirs et en forme des images d’une finesse extrême : sources de rayons X, étoiles en formation ou évoluées. La jeune interférométrie optique ouvre ainsi de nouveaux champs à l’astrophysique.