Des astronomes observent le trou noir au centre de la Voie lactée

La région centrale de notre galaxie - la Voie lactée - est difficile à observer dans la lumière visible, mais les ondes radio permettent de recueillir des données beaucoup plus fines parce qu'elles sont moins affectées par la matière interstellaire.

Des observations faites avec des longueurs d'onde radio de 3,5 et 7 millimètres avaient permis de distinguer des structures relativement fines dans le centre galactique. Cependant, ces longueurs d'onde sont également limitées par la diffusion due à la matière interstellaire. Une équipe d'astronomes a poussé un peu plus loin cette technique en observant le coeur de la Voie lactée dans la gamme radio de 1,3 millimètre.

Dans le but d'obtenir la plus grande résolution possible, l'équipe dirigée par Sheperd Doeleman a combiné les données provenant simultanément de plusieurs radiotélescopes (localisés en Arizona, en Californie et à Hawaii), créant ainsi un immense instrument «virtuel».

«La courte longueur d'onde des observations, combinée aux grandes distances entre les observatoires radio, font que ce télescope virtuel est particulièrement bien adapté pour étudier ce trou noir», explique Lucy Ziurys, coauteure de l'étude.

La précision de cette combinaison de radiotélescopes est telle, expliquent les chercheurs, qu'elle pourrait déceler la présence d'une balle de base-ball à la surface de la Lune, ce qui correspond à une finesse mille fois plus grande que celle du télescope spatial Hubble.

En pointant ces instruments vers Sagittarius A*, les astronomes ont ainsi pu mesurer avec une précision encore inégalée le diamètre de cette source d'ondes radio qu'on pense être associée au trou noir supermassif tapi au centre de notre galaxie. Cette structure mesure environ 50 millions de kilomètres, soit le tiers de la distance qui sépare la Terre du Soleil.

Cette étude souligne que ces observations et mesures sont compatibles avec la présence d'un trou noir de 4 millions de fois la masse du Soleil, et le diamètre mesuré correspondrait à l'horizon des événements du trou noir central. Le concept d'«horizon» délimite la zone à partir de laquelle rien ne peut s'échapper d'un trou noir, pas même la lumière.

Quant à l'origine de l'énergie dégagée par Sagittarius A*, les chercheurs entrevoient deux explications; il pourrait s'agir d'un jet ou bien d'un disque d'accrétion formé par la matière qui orbite autour du trou noir avant de s'y engouffrer.

Les chercheurs estiment que la plupart des galaxies possèdent un trou noir supermassif en leur centre. L'étude de Sagittarius A* revêt un intérêt particulier car, à l'échelle des distances qui nous séparent des autres galaxies, cette structure fait partie de notre voisinage cosmique.

Pour Avi Loeb, astrophysicien à l'université de Harvard, cette étude est «un travail de pionnier» dont les conséquences pourraient aller bien au-delà d'une meilleure compréhension de la dynamique des galaxies:

«Cela [cette étude] ouvre une nouvelle fenêtre pour sonder la structure de l'espace et du temps près d'un trou noir, et tester la théorie de la gravitation d'Einstein.»

Références: Event-horizon-scale structure in the supermassive black hole candidate at the Galactic Centre (Nature), communiqué de l'Université de l'Arizona et communiqué du MIT.