Découverte d’un trou noir supermassif au centre de la galaxie : contributions du LESIA

Le prix Nobel de Physique 2020 récompense 3 chercheurs pour l’étude des trous noirs et notamment Reinhard Genzel (Max-Planck-Institute für Extraterrestrische physik, Dr. Honoris Causa de l’Observatoire de Paris) pour la démonstration observationnelle de l’existence d’un objet compact supermassif au centre de la Voie Lactée.

Les observations liées à cette découverte majeure ont nécessité des techniques de haute résolution angulaire qui sont mises en oeuvre par une équipe du LESIA (Laboratoire d'Études Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique) en collaboration avec d’autres laboratoires français et internationaux (ONERA, IPAG … ). Il s’agit d’une part de la technique d’optique adaptative qui permet de corriger le faisceau de la turbulence atmosphérique, et d’autre part de l’interférométrie qui combine la lumière de plusieurs télescopes pour synthétiser la résolution angulaire d’un télescope géant.

Au tournant des années 2000, le LESIA  a participé à l’instrument NAOS, l'optique adaptative de première génération pour le Very Large Telescope (VLT), couplé à la caméra infrarouge CONICA, et dont le MPE était partie prenante du consortium. Cet instrument a fourni une première mesure de l’orbite de l’étoile S2, la plus proche du trou noir central, permettant de renforcer l’hypothèse d’un trou noir super-massif au centre de la Voie Lactée.

La mesure de l’orbite de S2 s’est poursuivie avec l’instrument de deuxième génération du VLTI, l’interféromètre du VLT, GRAVITY construit en collaboration notamment entre le LESIA et le MPE. GRAVITY a également permis de conduire les premiers tests de relativité générale pour un trou noir super-massif et d’en étudier l’environnement proche à une échelle comparable à celle de l’horizon des événements. Vingt ans d'observations avec ces instruments ont permis d'affiner l'estimation de la masse de l'objet compact qui s'élève à 4,261±0,012 millions de masses solaire.

(Octobre 2020)