En suivant le mouvement des étoiles en orbite près de Sgr A*, une équipe d'astronomes allemands et tchèques a analysé 20 ans d'observations faites par le VLT et d'autres télescopes à l'aide d'une nouvelle technique qui localise les positions de ces étoiles. L'une des étoiles, appelé S2, orbite Sgr A* tous les 16 ans et zoome très près du trou noir – environ quatre fois la distance Soleil-Neptune. En raison de son orbite de piste de course profondément à l'intérieur du puits gravitationnel du trou noir, S2 est traité comme une « sonde » de la relativité naturelle dans cet environnement mystérieux de « forte gravité ».

"Le centre galactique est vraiment le meilleur laboratoire pour étudier le mouvement des étoiles dans un environnement relativiste, " a déclaré Marzieh Parsa, étudiante au doctorat, qui travaille à l'Université de Cologne en Allemagne, dans un rapport. "J'ai été étonné de voir à quel point nous pouvions appliquer les méthodes que nous avons développées avec des étoiles simulées aux données de haute précision pour les étoiles à grande vitesse les plus internes à proximité du trou noir supermassif." Parsa est l'auteur principal de l'étude publiée dans The Astrophysical Journal.

Newton, Rencontrez Einstein

En mesurant précisément son mouvement autour du trou noir, les chercheurs ont pu comparer son orbite avec les prédictions établies par la dynamique newtonienne classique. Ils ont découvert que l'orbite réelle de l'étoile s'écartait des prédictions newtoniennes exactement comme prédit par la relativité générale d'Einstein - bien que l'effet ait été léger.

En un mot, La gravité einsteinienne traite l'espace et le temps comme deux éléments identiques – un « espace-temps » à quatre dimensions où le temps est une autre dimension incorporée dans les trois dimensions de l'espace – et la matière influence la courbure de l'espace-temps tandis que la courbure de l'espace-temps influence le mouvement de la matière. Par exemple :si vous avez un objet massif, il pliera l'espace-temps, comme l'exemple célèbre de la boule de bowling suspendue sur une feuille de caoutchouc. Si un autre objet passe devant l'objet massif, la courbure de l'espace-temps déviera sa direction de mouvement - comme une bille roulant devant la boule de bowling.

La gravité newtonienne classique suppose que l'espace et le temps sont des dimensions distinctes et n'inclut pas les effets de la courbure de l'espace-temps. Par conséquent, la relativité générale laissera une empreinte dans le mouvement de tous les objets en mouvement dans l'univers (créant une déviation dans le mouvement newtonien prédit d'un objet), et ses légers effets deviennent évidents dans des environnements gravitationnels extrêmement forts, comme le voisinage immédiat de Sgr A*. Et uniquement des instruments de précision comme le VLT, qui utilise l'optique adaptative pour supprimer les effets de flou de l'atmosphère terrestre des observations astronomiques, peut détecter cet écart.

En 2018, S2 plongera jusqu'à son point le plus proche de son orbite autour de Sgr A*, et les astronomes utilisant le VLT préparent un nouvel instrument pour obtenir une vue encore plus précise de l'environnement extrême entourant le trou noir. Appelé GRAVITÉ, l'instrument est installé sur l'interféromètre VLT, et les astronomes prédisent non seulement qu'il obtiendra une jauge encore plus précise sur la relativité générale d'Einstein, il pourrait même détecter des écarts par rapport à la relativité, peut-être faisant allusion à nouvelle physique au-delà de la relativité.

Le terme « nouvelle physique » fait référence aux développements théoriques de la physique nécessaires pour expliquer les lacunes du modèle standard et de la relativité générale. Par exemple, la physique moderne ne peut pas expliquer pourquoi il y a plus de matière que d'antimatière dans l'univers, des expériences sont donc menées pour rechercher des phénomènes physiques au-delà du modèle standard.