Des astronomes ont observé un nuage de gaz se déplaçant à grande vitesse se heurter à la matière se faisant aspirer par le trou noir supermassif situé au centre de la Voie lactée, Sagittaire A* (Sgr A*), puis se rediriger ensuite dans l’espace. Des observations minutieuses ont permis de révéler à quel point le nuage de gaz, nommé G2, a ralenti après cette quasi-collision.
Cette découverte met en lumière un élément très important : la densité de la matière chaude entourant Sagittaire A*, le trou noir supermassif connu le plus proche de la Terre, est au repos. Cela signifie que le trou noir n’est pas en train d’engloutir tout ce qui se trouve à proximité (générant un énorme disque d’accrétion) et n’émets pas de jets de matière dans l’espace.
Cependant, il y a toujours quelque chose d’extrêmement chaud et de brillant qui l’entoure et jusqu’à présent, les physiciens ne comprenaient pas très bien de quoi il pourrait s’agir. Mais à présent, la collision avec G2 offre aux scientifiques un indice pour le moins important : « Il y avait une force de traînée. La chose [G2] est devenue plus lente », a déclaré Stefan Gillessen, astronome à l’Institut Max Planck de physique extraterrestre de Garching, en Allemagne. En effet, la décélération de G2 a permis aux scientifiques de comprendre qu’il y avait « quelque chose d’important dans le voisinage immédiat du trou noir, que G2 a du percuter d’une manière ou d’une autre », a déclaré Gillessen.
C’est grâce à la collaboration entre GRAVITY et le Very Large Telescope (VLT) au Chili, que les physiciens ont pu détecter un ralentissement de G2. À savoir que GRAVITY rassemble la lumière infrarouge des quatre télescopes du VLT pour créer une image extrêmement nette : cela a permis aux chercheurs d’avoir une vue sans précédent de la quasi-collision d’un objet avec un trou noir.
« Alors bien entendu, c’était amusant à regarder, mais à présent nous en avons fait quelque chose d’utile : nous avons effectivement mesuré l’atmosphère autour d’un trou noir selon un rayon donné, ce qui était complètement inaccessible auparavant », a déclaré Gillessen.
Le nuage de gaz connu sous le nom de G2 est un objet bien étrange : en effet, il s’agit d’une masse de gaz chaud qui pourrait avoir un (voire deux) système(s) stellaire(s) en son centre. Cependant, « l’objet n’est pas lié gravitationnellement à quoi que ce soit d’évident », a ajouté Gillesen. Au lieu de cela, G2 se déplace de manière fluide de long d’une l’orbite elliptique autour de Sgr A*, et se rapproche parfois beaucoup du trou noir.
En 2015 déjà, les scientifiques savaient que G2 était sur le point de se rapprocher de manière critique du trou noir supermassif. À l’époque, les chercheurs pensaient que G2 allait se faire « happer » par le trou noir (générant de se fait un véritable feu d’artifice cosmique). Mais cela ne s’est pas produit : en effet, G2 a survécu aux effets d’intense marée gravitationnelle générés par la si grande proximité du trou noir. Cela a permis par la suite à Gillessen et son équipe de prendre des mesures quant au changement de vitesse de G2.
Les chercheurs suspectent que le ralentissement de G2 aurait pu être causé par un autre nuage de gaz, appelé G1. Lorsque G1 a été découvert, ce dernier s’éloignait déjà du trou noir, possédant une orbite similaire à celle de G2, mais plus petite et plus lente que ce dernier. L’équipe de recherche a donc supposé que G2 et G1 étaient liés, et que G1 se déplaçait plus lentement car il avait récemment eu affaire à l’atmosphère du trou noir. De ce fait, lorsque G2 a heurté l’anneau lumineux entourant Sgr A*, il a également ralenti, mais pas autant que G1. Pour expliquer cela, les chercheurs ont suggéré que la différence « pouvait être due au fait que G1 ait déjà nettoyé le chemin pour son jumeau ».
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Selon les chercheurs, à l’origine, G2 mettait plus de 300 ans à faire le tour du trou noir, mais à présent, le nuage a ralenti et se trouve sur une trajectoire orbitale bien plus courte : « Il ne faudra que 50 ans pour qu’il revienne à son point le plus proche. G2 tombera complètement dans le trou noir d’ici les années 2150 », expliquent-ils.
C’est grâce à l’aide de modèles de collision que les chercheurs ont pu démontrer que ce ralentissement suggérait une atmosphère d’environ 4000 particules par centimètre cube, à une distance de 1000 fois le rayon de l’horizon des événements du trou noir.
De plus, Sgr A* n’a pas fini de faire parler de lui. En effet, c’est le prochain trou noir dans le viseur de l’Horizon Event Telescope (EHT) ! À savoir que l’EHT a récemment permis de révéler la toute première image du trou noir M87.
Cela permettra incontestablement aux scientifiques d’en découvrir davantage sur la nature du voisinage immédiat des trous noirs dans l’Univers.
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