Une piste de danse où tournoient des couples. Au centre, un maître de cérémonie invisible qui donne le rythme. C'est le trou noir supermassif au cœur de la Voie lactée, et les couples sont les étoiles dont les astronomes suivent les orbites depuis des années. Mais que se passerait-il si le maître de cérémonie était enveloppé dans un manteau de fourrure fait de matière diffuse ? C'est exactement cette possibilité qu'ont examinée les auteurs de cette nouvelle étude.
Ils ont pris comme base un modèle d'espace-temps où un halo de matière – invisible mais ajoutant de la gravité – entoure le trou noir. Deux nombres clés décrivent ce halo : sa densité (compacité) et son étendue (échelle caractéristique). Les scientifiques ont ensuite confronté ces nombres à deux ensembles de données indépendants. Le premier : la photographie de l'ombre du trou noir obtenue par le télescope Event Horizon. Le second : des années de mesures des positions des étoiles, en particulier de l'étoile S2, qui s'approche si près du trou noir qu'elle ressent chaque « souffle » gravitationnel.
Le résultat est sans appel. Avec la seule ombre, on pouvait encore envisager un « manteau » assez dense. Mais les orbites des étoiles ont sévèrement restreint la compacité admissible : la matière autour du trou doit être extrêmement diffuse, comme un nuage de duvet, et non comme une botte de feutre. L'échelle caractéristique, elle, reste une énigme – les données s'accordent aussi bien avec un petit nuage dense qu'avec un grand nuage diffus.
Ainsi, les astronomes ont transformé le centre de la Galaxie en une balance géante. Plus nous connaissons précisément le mouvement des étoiles-danseuses, mieux nous sentons le partenaire invisible. De futures observations d'autres étoiles sur des orbites plus larges aideront enfin à comprendre comment la matière est répartie autour de notre « chef d'orchestre » galactique.
L'étoile S2, au point le plus proche du trou noir, atteint une vitesse de 7650 kilomètres par seconde – soit 2,5 % de la vitesse de la lumière. Si elle volait de la Terre à la Lune, elle parcourrait cette distance en une minute et demie.
Dans le roman « Un feu sur l'abîme » de Vernor Vinge, le centre galactique est une zone de pensée lente, où la trame même de l'espace-temps limite la vitesse de l'esprit. Les étoiles réelles y vivent effectivement selon des lois gravitationnelles extrêmes.