Elle ne se dirige pas vers le trou noir central de la Voie lactée : elle lui tourne autour. Mais son trajet est si resserré que S301 est devenue un objet d’étude hors norme. Cette étoile, observée avec l’interféromètre du Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral (ESO), atteint environ 25 000 kilomètres par seconde à son passage le plus proche de Sagittarius A*. C’est plus de 8 % de la vitesse de la lumière.
Le record ne tient pas seulement à sa vitesse. S301 passe plus près du trou noir central que toute autre étoile observée à ce jour. Cette proximité donne aux astronomes un outil inattendu : suivre son orbite pour tenter de mesurer, de façon directe, la rotation de Sagittarius A*.
Une orbite de 8,7 ans au bord d’un environnement extrême
Sagittarius A* concentre environ quatre millions de masses solaires. S301 ne le traverse pas et ne risque pas de disparaître derrière son horizon : son mouvement reste une orbite. Mais à son approche maximale, la distance tombe à environ 1,78 milliard de kilomètres, soit à peu près douze fois la distance Terre-Soleil. À l’échelle du Système solaire, cela correspond approximativement à la distance entre le Soleil et Saturne.
L’étoile boucle ce parcours en 8,7 ans. Les équipes de la collaboration GRAVITY ont retrouvé des traces de son mouvement jusqu’en 2017, puis l’ont suivie après son dernier passage rapproché, survenu au début de 2023. Sa faible luminosité rend l’exploit instrumental important : l’ESO la décrit comme deux milliards de fois moins lumineuse que Bételgeuse dans le ciel vu depuis la Terre.
Pour la détecter, les chercheurs ont combiné la lumière de quatre télescopes de huit mètres au Chili. Cette technique, l’interférométrie, fournit la finesse nécessaire pour séparer et mesurer des objets situés dans la région très encombrée du centre galactique.
Pourquoi la rotation du trou noir compte
La relativité générale prévoit qu’un trou noir en rotation entraîne légèrement l’espace-temps autour de lui. Cet effet, appelé entraînement de référentiel, modifie très subtilement la trajectoire des objets qui passent suffisamment près. Il existe dans les équations depuis longtemps ; le défi est d’en isoler une signature mesurable autour d’un trou noir supermassif.
S301 réunit deux conditions rares : une orbite très serrée et une vitesse extrême. Selon l’équipe qui signe l’étude publiée dans Nature, son suivi jusqu’à son prochain passage proche, attendu en 2031, pourrait permettre d’estimer le spin de Sagittarius A* au cours de la prochaine décennie. Il s’agit d’un objectif de mesure, pas d’un résultat déjà obtenu : la rotation du trou noir central n’a pas encore été déterminée directement par cette méthode.
Une histoire probable, mais encore reconstruite
Les caractéristiques de S301 posent une autre question : comment une étoile a-t-elle pu se retrouver sur une orbite aussi compacte ? Les auteurs privilégient un scénario de paire d’étoiles déchirée par les forces de marée de Sagittarius A*. L’une aurait été capturée ; l’autre aurait été projetée à grande vitesse, peut-être jusqu’à quitter la galaxie. C’est une interprétation cohérente avec les paramètres orbitaux, non l’observation directe de cet épisode ancien.
Cette prudence est essentielle. Le centre de la Voie lactée reste un laboratoire inaccessible, où la précision des trajectoires compte plus que les images spectaculaires. S301 ne « révèle » pas encore tout du trou noir central ; elle offre une trajectoire suffisamment singulière pour transformer une prédiction relativiste en test observationnel.
Les prochains relevés de GRAVITY+ et, plus tard, de l’Extremely Large Telescope de l’ESO devront confirmer à quel point cette promesse est exploitable. Pour suivre d’autres phénomènes célestes dont l’origine reste ouverte, retrouvez aussi notre dossier sur les sursauts lumineux de la comète 220P/McNaught.
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