L'étoile S2 met à l'épreuve le trou noir au centre de la Galaxie express
Au cœur de la Voie lactée se cache quelque chose de massif — quatre millions de fois plus lourd que le Soleil. L'étoile S2, tel un pilote de course dans un virage serré, contourne cet objet tous les seize ans sur une orbite allongée, atteignant jusqu'à 7650 kilomètres par seconde. En observant précisément son mouvement, les astronomes tentent de comprendre ce qu'est ce « quelque chose ».
On pense généralement qu'il s'agit d'un trou noir — une région où la gravité est si forte que même la lumière ne peut s'en échapper. Mais les physiciens ont imaginé d'autres possibilités : un trou noir avec une charge électrique, des trous noirs « réguliers » sans point de densité infinie en leur centre, et même une « singularité nue » — un objet exotique sans horizon derrière lequel on pourrait cacher la singularité. Les auteurs de cette nouvelle étude ont pris la trajectoire de l'étoile S2 et calculé à quoi elle ressemblerait dans chacun de ces scénarios.
La comparaison avec les observations du Très Grand Télescope a montré : le trou noir ordinaire, le trou noir chargé et l'un des modèles réguliers donnent des prédictions pratiquement identiques. Aucune différence n'est encore visible entre eux. En revanche, pour la « singularité nue » et d'autres variantes exotiques, des contraintes sur leurs paramètres ont pu être établies. Plus les mesures de la position de l'étoile seront précises, plus ces limites seront strictes.
L'étoile S2 est comme une sonde lancée par la nature elle-même au cœur de la Galaxie. Actuellement, sa trajectoire nous dit : « je ne peux pas encore distinguer un trou noir d'un autre ». Mais de nouvelles observations avec le VLT et les télescopes Keck promettent une plus grande précision, et peut-être alors deviendra-t-il clair quelle « bête » se cache au centre de la Voie lactée.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2602.18994
In this work, we perform a relativistic test of the spacetime geometry of Sagittarius A* (Sgr A*) using the orbit of the S2 star. We consider a broad class of compact object models, including Schwarzschild, Reissner-Nordstr\"om, Bardeen, Hayward, and Simpson-Visser black holes, as well as the Janis-Newman-Winicour naked singularity spacetime. For each geometry, we integrate the timelike geodesic equations and consistently project the resulting trajectories onto astrometric and spectroscopic observables, incorporating R{\o}mer time delay and relativistic redshift effects. The theoretical predictions are tested with current Very Large Telescope (VLT) observations of the S2 star, while simultaneously imposing constraints from the Event Horizon Telescope shadow size. We find that several spacetimes that are degenerate at the level of shadow imaging, most notably Schwarzschild, Reissner-Nordstr\"om, and Bardeen regular black hole geometries, remain statistically indistinguishable when tested against present S2 data. We further carry out a statistical model comparison based on the Akaike and Bayesian information criteria (AIC and BIC) to evaluate the relative performance of the alternative spacetime models. Our analysis also constrains the generalized charge like parameter $$q/M$$ in non-Schwarzschild spacetimes based on current S2 star observations, and identifies specific black hole and horizonless geometries that can be further tested with forthcoming high precision astrometric observations from the VLT and Keck telescopes.
L'étoile S2, lors de son approche rapprochée de l'objet central, se déplace à environ 2,5 % de la vitesse de la lumière — c'est l'un des objets les plus rapides dont on puisse suivre l'orbite.