Le centre de notre galaxie est un endroit surpeuplé :un trou noir pesant 4 millions de fois plus que notre soleil est entouré de millions d'étoiles qui tournent autour de lui à une vitesse vertigineuse. Cet environnement extrême est baigné d'une intense lumière ultraviolette et de rayons X. Pourtant, une grande partie de cette activité est cachée à notre vue, obscurci par de vastes bandes de poussière interstellaire.

Le prochain télescope spatial James Webb de la NASA est conçu pour voir l'univers en lumière infrarouge, qui est invisible à l'œil humain, mais est très important pour regarder les objets astronomiques cachés par la poussière. Après son lancement, Webb recueillera la lumière infrarouge qui a pénétré le voile poussiéreux, révélant le centre galactique avec des détails sans précédent.

"Même une image de Webb sera l'image de la plus haute qualité jamais obtenue du centre galactique, " a déclaré Roeland van der Marel du Space Telescope Science Institute (STScI), chercheur principal sur une étude prévue qui se concentrera sur l'imagerie.

Les télescopes au sol et dans l'espace ont fourni des aperçus alléchants des habitants du centre galactique. Les astronomes ont suivi des étoiles en orbite autour du trou noir, dont certains se rapprochent suffisamment pour fournir un test de la théorie de la relativité générale d'Einstein. Cependant, jusque là, seules les étoiles les plus brillantes sont détectables.

"Nous ne voyons que la pointe de l'iceberg depuis le sol. Webb pourra étudier les étoiles plus faibles et nous en dire plus sur la population stellaire globale, " a déclaré Torsten Böker de l'Agence spatiale européenne et STScI, un co-investigateur sur une deuxième étude prévue du centre galactique qui se concentrera sur la spectroscopie.

Les scientifiques ont déjà été surpris de trouver des étoiles infantiles de faible masse se formant à proximité du trou noir supermassif, certaines à quelques années-lumière de sa portée. Théoriquement, l'immense gravité du trou noir et l'environnement de rayonnement rigoureux devraient perturber tous les nuages ​​​​de gaz et les empêcher de s'effondrer en étoiles. Pourtant, ces bébés étoiles appelées protoétoiles ont persisté. Les observations de Webb peuvent révéler des protoétoiles supplémentaires, et pourrait fournir des indices sur la façon dont les étoiles peuvent se former dans un endroit aussi improbable.

Mystères du trou noir

Le trou noir supermassif de la Voie lactée, connu des astronomes sous le nom de Sagittaire A* (prononcé A-star) tombera également sous le regard de Webb. Il est entouré d'un disque de gaz et de poussière, dont certains tomberont inévitablement dans le trou noir. Les astronomes ont observé des éruptions de lumière lorsque le trou noir a englouti un amas de matière. Cependant, ils n'ont jamais détecté la lueur du disque du trou noir.

"Détecter le disque autour du Sagittaire A* avec Webb serait un coup de circuit, " a déclaré Böker.

Les données de Webb pourraient également aider à répondre à des questions plus larges sur la formation des galaxies, telles que le problème de longue date « de la poule et de l'œuf » qui est venu en premier, la galaxie ou le trou noir.

"Est-ce que le trou noir vient en premier et que des étoiles se forment autour de lui ? Est-ce que les étoiles se rassemblent et entrent en collision pour former le trou noir ? Ce sont des questions auxquelles nous voulons répondre, " a déclaré Jay Anderson de STScI, un co-chercheur sur l'une des études.

En outre, des études ont montré que la masse du trou noir central d'une galaxie est liée à la masse totale des étoiles environnantes, mais les raisons de cette relation restent inconnues.

"Y a-t-il des indices sur cette corrélation de masse à proximité du trou noir ? Ou la récente formation d'étoiles a-t-elle effacé les signes de ce qui aurait pu se passer dans le passé ?" a ajouté Marcia Rieke de l'Université de l'Arizona, chercheur principal sur l'instrument NIRCam de Webb.

Possibilités fortuites

Finalement, les résultats les plus excitants des observations de Webb pourraient être l'inattendu. Par exemple, Webb pourrait trouver des étoiles sur des orbites inhabituelles. Ou, Webb pourrait repérer un nuage de gaz destiné à être déchiré par les forces gravitationnelles.

"Nous aimerions voir quelque chose d'inhabituel, comme une étoile engloutie, " a déclaré van der Marel.

Idéalement, ces premières études du centre galactique éclaireront les futures observations de Webb. En revisitant le centre galactique sur une période de plusieurs années, les astronomes peuvent acquérir une nouvelle compréhension de cette région chaotique de l'espace.

"Tant d'intéressant, des choses étranges se produisent au centre des galaxies. Nous voulons découvrir ce qui se passe chez nous, " dit Rieke.

Les observations décrites ici seront prises dans le cadre du programme d'observation à temps garanti (GTO) de Webb. Le programme GTO offre du temps dédié aux scientifiques qui ont travaillé avec la NASA pour concevoir les capacités scientifiques et instrumentales de Webb tout au long de son développement.