L'orbite de S0-2 (bleu clair) située près du trou noir supermassif de la Voie lactée sera utilisée pour tester la théorie de la relativité générale d'Einstein et générer potentiellement de nouveaux modèles gravitationnels. Crédit :Observatoire W. M. Keck
Les astronomes ont le « feu vert » pour un test passionnant de la théorie de la relativité générale d'Einstein, grâce à une nouvelle découverte sur le statut de star de S0-2.
Jusqu'à maintenant, on pensait que S0-2 pouvait être un binaire, un système où deux étoiles tournent l'une autour de l'autre. Avoir un tel partenaire aurait compliqué le prochain test de gravité.
Mais dans une étude publiée récemment dans le Journal d'astrophysique , une équipe d'astronomes dirigée par un scientifique de l'UCLA d'Hawaï a découvert que S0-2 n'a pas d'autre significatif après tout, ou au moins une qui est suffisamment massive pour entraver les mesures critiques dont les astronomes ont besoin pour tester la théorie d'Einstein.
Les chercheurs ont fait leur découverte en obtenant des mesures spectroscopiques de S0-2 à l'aide du spectrographe d'imagerie infrarouge à suppression d'OH (OSIRIS) de l'Observatoire W. M. Keck et de l'optique adaptative Laser Guide Star.
"C'est la première étude à étudier S0-2 en tant que binaire spectroscopique, " a déclaré l'auteur principal Devin Chu de Hilo, un étudiant diplômé en astronomie avec le Galactic Center Group de l'UCLA. "C'est incroyablement gratifiant. Cette étude nous donne l'assurance qu'un système binaire S0-2 n'affectera pas de manière significative notre capacité à mesurer le décalage vers le rouge gravitationnel."
La théorie de la relativité générale d'Einstein prédit que la lumière provenant d'un fort champ gravitationnel s'étire, ou "décalé vers le rouge". Les chercheurs s'attendent à mesurer directement ce phénomène à partir du printemps alors que S0-2 se rapproche le plus du trou noir supermassif au centre de notre galaxie de la Voie lactée.
Cela permettra au Groupe du Centre Galactique d'assister à l'attraction de l'étoile à sa force gravitationnelle maximale – un point où tout écart par rapport à la théorie d'Einstein devrait être le plus important.
Auteur principal Devin Chu de Hilo, Hawaii est un étudiant diplômé en astronomie à l'UCLA. L'ancien élève du lycée Hilo mène ses recherches avec le groupe UCLA Galactic Center, qui utilise l'observatoire W. M. Keck sur l'île d'Hawaï pour obtenir des données scientifiques. "Ayant grandi sur l'île d'Hawaï, c'est surréaliste de faire des recherches importantes avec des télescopes sur mon île natale. Je trouve tellement gratifiant de pouvoir rentrer chez moi pour faire des observations, " Chu a dit. Crédit:Devin Chu
"Ce sera la première mesure du genre, " a déclaré le co-auteur Tuan Do, directeur adjoint du Groupe Centre Galactique. "La gravité est la moins bien testée des forces de la nature. La théorie d'Einstein a passé tous les autres tests avec brio jusqu'à présent, donc s'il y a des écarts mesurés, cela soulèverait certainement beaucoup de questions sur la nature de la gravité !"
"Nous attendons cela depuis 16 ans, " a déclaré Chu. "Nous sommes impatients de voir comment l'étoile se comportera sous l'attraction violente du trou noir. S0-2 suivra-t-il la théorie d'Einstein ou l'étoile défiera-t-elle nos lois physiques actuelles ? Nous le saurons bientôt !"
L'étude jette également plus de lumière sur la naissance étrange de S0-2 et de ses voisines stellaires dans l'amas S-Star. Le fait que ces étoiles existent si près du trou noir supermassif est inhabituel car elles sont si jeunes; comment ils ont pu se former dans un environnement aussi hostile est un mystère.
"La formation d'étoiles au Centre Galactique est difficile parce que la force brute des forces de marée du trou noir peut déchirer les nuages de gaz avant qu'ils ne puissent s'effondrer et former des étoiles, " dit Do.
"S0-2 est une étoile très spéciale et déroutante, " a déclaré Chu. "Nous ne voyons généralement pas les jeunes, des étoiles chaudes comme S0-2 se forment si près d'un trou noir supermassif. Cela signifie que S0-2 a dû se former d'une manière différente."
Il existe plusieurs théories qui fournissent une explication possible, avec S0-2 étant un binaire comme l'un d'entre eux. "Nous avons pu fixer une limite supérieure à la masse d'une étoile compagne pour S0-2, " a déclaré Chu. Cette nouvelle contrainte rapproche les astronomes de la compréhension de cet objet inhabituel.
"Les étoiles aussi massives que S0-2 ont presque toujours un compagnon binaire. Nous avons de la chance que l'absence de compagnon facilite les mesures des effets relativistes généraux, mais il approfondit aussi le mystère de cette étoile, " dit Do.
Le Galactic Center Group envisage maintenant d'étudier d'autres S-Stars en orbite autour du trou noir supermassif, dans l'espoir de différencier les différentes théories qui tentent d'expliquer pourquoi S0-2 est célibataire.
