Une étoile danse avec la matière noire autour d'un trou noir ✎ express
Au cœur de notre cité d'étoiles — la galaxie — se cache un trou noir supermassif, Sagittaire A*. Autour de lui, l'étoile S2 virevolte dans une danse effrénée. Mais ses mouvements trahissent non seulement l'attraction du trou noir : la danse révèle un partenaire invisible, la matière noire. Dès les années 1970, Vera Rubin a montré que sans elle, les galaxies se disperseraient, mais sa répartition autour des trous noirs restait une énigme.
Les astronomes ont appliqué un modèle mathématique flexible, fondé sur les équations de Karl Schwarzschild, aux observations de S2 étalées sur plusieurs années. Pas besoin de présupposer la forme du nuage invisible : le modèle l'a lui-même ajustée, en s'appuyant sur de légères perturbations dans la « danse » de l'étoile. C'est ainsi qu'ils ont pu, pour la première fois, déterminer la quantité de matière noire susceptible de s'accumuler aux abords du trou noir.
Le plus surprenant : ces fractions de pour cent de distorsion de la trajectoire, accumulées sur plusieurs orbites, ont suffi à « peser » l'invisible. Sans matière noire, S2 aurait depuis longtemps quitté la scène, et nous n'aurions jamais soupçonné ce chorégraphe invisible. Comprendre une telle chorégraphie gravitationnelle subtile donne la clé pour saisir comment la matière noire dirige la croissance de toute la galaxie. En somme, la courbure de l'espace-temps — ce parquet sur lequel glissent les danseurs — a révélé le partenaire sombre.
Le trou noir Sagittaire A* est 4 millions de fois plus massif que le Soleil, mais il est comprimé dans une région plus petite que l'orbite de Mercure.