Sagittarius A*

Dans cet article, nous explorerons le sujet de Sagittarius A* sous différentes perspectives et approches. Sagittarius A* est un sujet qui a gagné en pertinence ces dernières années en raison de son impact sur divers domaines de la société. Tout au long de cet article, nous examinerons les différentes dimensions de Sagittarius A*, son histoire, ses implications aujourd'hui et les projections possibles pour le futur. De plus, nous approfondirons les opinions et les réflexions d’experts dans le domaine, ainsi que les expériences de ceux qui ont été directement affectés par Sagittarius A*. En fin de compte, notre objectif est d'offrir une vision complète et enrichissante sur ce sujet, dans l'espoir de favoriser le dialogue et la compréhension entre nos lecteurs.

Sagittarius A*
Image illustrative de l’article Sagittarius A*
Visualisation du disque d'accrétion de Sagittarius A* réalisée par l'Event Horizon Telescope.
Données d’observation
(Époque J2000.0)
Constellation Sagittaire
Ascension droite (α) 17h 45m 40,045s
Déclinaison (δ) −29° 00′ 27,9″

Localisation dans la constellation : Sagittaire

(Voir situation dans la constellation : Sagittaire)
Astrométrie
Distance 26 673 ± 42 al
Caractéristiques physiques
Type d'objet Radiosource
Masse 4,297 ± 0,012 × 106 M
Dimensions (12,264 ± 0,041) × 106 km (rayon de l'horizon)
Découverte
Désignation(s) Sgr A*
Liste des objets célestes

Sagittarius A* (qu'on lit « Sagittarius A étoile », abrégé en Sgr A*) est une source intense d'ondes radio, située dans la direction de la constellation zodiacale du Sagittaire (coordonnées J2000 : ascension droite 17h 45m 40,045s, déclinaison -29,00775°) et localisée au centre de la Voie lactée, à environ 8 178 parsecs (26 673 années-lumière) du Système solaire. Initialement non résolue au sein d'une zone d'émission radio plus vaste dénommée Sagittarius A, elle est par la suite distinguée de l'ensemble des sources formant cette zone d'émission, dont Sgr A Est et Sgr A Ouest. L'utilisation de l'astérisque dans son nom signifie que, contrairement à Sgr A Est et Sgr A Ouest, il s'agit d'une source quasi ponctuelle et non étendue.

La radiosource Sgr A* est depuis 2002 considérée comme associée à un trou noir supermassif d'environ 4,297 millions de masses solaires situé au centre de notre galaxie,. Ce trou noir est l'objet primaire d'un amas stellaire. La douzaine d'étoiles connues composant cet amas est en orbite autour du trou noir.

Découverte

La radiosource Sgr A* est découverte les 13 et à l'observatoire de Green Bank. Balick et Brown publient leur découverte le dans la revue The Astronomical Journal.

Désignation

La source radio Sagittarius A* est ainsi désignée à la suite de Robert L. Brown qui fut le premier à employer l'abréviation Sgr A* en 1982.

Le nom « Sagittarius A* » est composé de « Sagittarius A », qui désigne la région dans laquelle la source radio est située, suivi d'un astérisque. D'après Brown lui-même, l'astérisque dénote que Sgr A* est une « source d'excitation » (en anglais : exciting source) pour la région d'hydrogène ionisé qui l'entoure, l'astérisque étant utilisé en physique atomique, pour noter l'état excité des atomes.

En 1982, Donald C. Backer (en) et Richard A. Sramek proposent le nom Sgr A(cn) pour objet « compact non thermique » (en anglais : compact non-thermal) du centre galactique.

Nature

Dans le courant des années 1990 s'est imposée l'idée que nombre de galaxies massives hébergeaient en leur sein un trou noir supermassif. S'il était logique que la Voie lactée ne fasse pas d'exception à cette règle, son trou noir central fut plus difficile à mettre en évidence du fait de sa faible activité électromagnétique, résultant directement de la faible quantité de matière qu'il engloutit à l'heure actuelle. La première preuve consensuelle de l'existence d'un trou noir à l'origine de l'émission radio de Sgr A* fut obtenue à la fin des années 1990, où des observations à suffisamment haute échelle angulaire permirent de résoudre individuellement nombre d'étoiles situées à proximité immédiate du centre géométrique de notre galaxie.

En effet, ces étoiles sont tellement proches du trou noir central qu'elles orbitent autour de lui en quelques décennies, la plus rapide, dénommée S62, effectuant un tour complet autour du trou noir en environ 9,9 ans. Ainsi, il est possible en quelques années d'observation de mettre en évidence la portion d'orbite parcourue pendant cet intervalle de temps et d'en déduire la masse de l'objet central au moyen de la troisième loi de Kepler.

Les mesures obtenues indiquent que l'objet central a une masse de 4,297 ± 0,012×106 masses solaires concentrée dans un rayon ne dépassant pas 1 au,. Un trou noir de cette masse a un rayon de 12,264 millions (± 0,041) de kilomètres, soit 18 fois le rayon du Soleil. La distance de cet objet est estimée grâce aux orbites des étoiles S29, S55, S300 et autres : 8 178 ± 13stat ± 22sys parsecs, soit 26 673 années-lumière (± 42).

Aucune forme de matière connue, autre qu'un trou noir, n'est susceptible d'être aussi comprimée dans un tel espace, tout en étant aussi peu lumineuse.

Observations

En 2002, une équipe internationale conduite par Rainer Schödel de l'Institut Max-Planck de physique extraterrestre observe le mouvement de l'étoile S2 proche de Sagittarius A* sur une durée de dix ans et obtient la preuve que Sagittarius A* contient un objet extrêmement massif et compact. Ces observations sont compatibles avec l'hypothèse selon laquelle il contiendrait un trou noir. Par déduction, sa masse est estimée à 3,7 ± 1,5 millions de masses solaires, confinées dans un rayon de moins de 120 unités astronomiques (l'unité astronomique est la distance entre la Terre et le Soleil).

En 2005, l'équipe de Shen Zhi-Qiang, après observation de Sagittarius A* par interférométrie, montre que la radiosource compacte est contenue dans une sphère d'une unité astronomique de rayon.

Sagittarius A* imagé par interférométrie en onde radio (Event Horizon Telescope, 2022). Les trois taches sur le disque d'accrétion correspondent à des turbulences.

En commencent les observations de Sgr A* par interférométrie par les radiotélescopes constituant l'Event Horizon Telescope, afin de produire une image résolue du disque d'accrétion autour du trou noir,. Celle-ci est dévoilée le par l'équipe de l'Observatoire européen austral et est la deuxième image de trou noir obtenue dans l'histoire, après celle de M87*.

Cette observation confirme la masse de 4,297 millions de masses solaires du trou noir. Vu de la Terre, le diamètre du trou noir de Sgr A* est de 20 μas (microsecondes d'arc). Celui de M87* est beaucoup plus massif et plus gros : l'anneau de lumière a un diamètre d'environ 104 milliards de kilomètres alors que le trou noir lui-même, de 6,5 milliards (± 0,7) de masses solaires, a un diamètre de 38,4 milliards (± 4,1) de kilomètres (en comparaison, environ 3,2 fois le grand-axe de l'orbite de Pluton), mais est beaucoup plus lointain de nous que Sgr A*, avec une distance de M87 de 16,757 Mpc (± 2,949), soit 54,65 millions d'années-lumière (± 9,62), soit 5,171 × 1020 km (± 0,919), pour être précis ; ce qui explique que son diamètre apparent — calculable par le quotient du diamètre de l'horizon du trou noir, 38 milliards de kilomètres, par cette distance en kilomètres, un quotient très petit (7,35 10-11), quasi identique au sinus ou à la tangente de l'angle, donné en radian, à convertir en seconde d'arc, en divisant par 2 π et en multipliant par 360 × 3 600 — est de 15 μas, soit du même ordre de grandeur que pour Sgr A*, alors que la taille de l'anneau lumineux de M87* est de 42 μas et que la taille de l'orbite de Pluton serait de 5 μas. Pour Sgr A* beaucoup plus petit, mais bien plus proche, la comparaison de sa taille apparente de 20 μas peut être faite avec l'orbite de Mercure qui serait de 95 μas.

En juin 2023, une équipe internationale dirigée par Frédéric Marin, astronome du CNRS rattaché à l'Observatoire astronomique de Strasbourg, a utilisé le satellite IXPE pour faire les toutes premières mesures de polarimétrie X de Sgr A*. L'équipe a détecté l'existence de rayons X diffusés sur des nuages moléculaires autour du trou noir, présentant une forte polarisation X. Les observations IXPE des mois de février et de mars 2022 ont été combinées avec de nouvelles données du télescope Chandra et diverses données XMM-Newton des archives. Grâce à l'angle de polarisation mesuré, les chercheurs ont réussi à identifier l'origine de cet écho polarisé, qui n'est autre que Sgr A*. En utilisant les données polarimétriques (degré et angle), permettant de positionner tridimensionnellement les nuages moléculaires, l'équipe de Frédéric Marin en a déduit qu'au début du XIXe siècle, pendant quelques mois, ce trou noir supermassif, alors très actif, aurait englouti une grande quantité de gaz, des poussières ou d'étoiles. Sa luminosité aurait atteinte celle des quasars. Depuis Sgr A* a fini d'accréter et est retombé en quiescence. Ce serait la raison pour laquelle le centre de la Voie lactée est actuellement beaucoup moins lumineux que d'autres trous noirs supermassifs actifs,.

Astres en orbite autour de Sagittarius A*

Étoiles

Désignation Séparation angulaire θ () Demi grand-axe a (ua) Excentricité orbitale e Période de révolution P (a) Date de passage au péricentre T0 (année) Référence
S1 S0-1 0,412 ± 0,024 3 300 ± 190 0,358 ± 0,036 94,1 ± 9,0 2002,6 ± 0,6
S2 S0-2 0,122 6 ± 0,002 5 980 ± 20
919 ± 23
0,876 0 ± 0,007 2
0.8670 ± 0.0046
15,24 ± 0,36
14.53±0.65
2002,315 ± 0,012
2002.308 ± 0.013

S8 S0-4 0,329 ± 0,018 2 630 ± 140 0,927 ± 0,019 67,2 ± 5,5 1987,71 ± 0,81
S12 S0-19 0,286 ± 0,012 2 290 ± 100 0,902 0 ± 0,004 7 54,4 ± 3,5 1995,628 ± 0,016
S13 S0-20 0,219 ± 0,058 1 750 ± 460 0,395 ± 0,032 36 ± 15 2006,1 ± 1,4
S14 S0-16 0,225 ± 0,022 1 800 ± 180
1680 ± 510
0,938 9 ± 0,007 8
0,974 ± 0,016
38 ± 5,7
36 ± 17
2000,156 ± 0,052
2000,201 ± 0,025

S62 9,9
S55 S0-102 0,68 ± 0,02 11,5 ± 0,3 2009,5 ± 0,3
Orbites des étoiles gravitant autour de notre trou noir galactique central.

Autres

Des objets de nature indéterminée orbitent également autour de Sagittarius A* : les premiers découverts sont G1 (découvert en 2005), G2 (découvert en 2012) et G3, G4, G5, G6 (découverts en 2020 à moins de 0,04 pc du trou noir). Ces six objets sont probablement de même nature et spécifiques des abords de trous noirs supermassifs.

Disque d'accrétion

Le disque d'accrétion de Sgr A* contient du gaz chaud (à environ 107 K) et du gaz froid (à une température comprise entre 102 et 104 K). En 2019, une première observation de la portion froide du disque de gaz est réussie ; sa température est de 104 K et il est situé à 1 000 au de l'horizon du trou noir. Sa rotation a pu être mise en évidence, ce qui a permis d'estimer sa masse entre 10−6 M et 10−5 M, avec une densité entre 105 et 106 atomes par centimètre cube.

Notes et références

Notes

  1. Cette image n'est ainsi pas une photographie ordinaire obtenue en lumière visible par des télescopes, mais une visualisation d'ondes radios en fausses couleurs. Elle est obtenue par reconstitution informatique de mesures effectuées par des radiotélescopes reliés par interférométrie à très longue base.

Références

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Bibliographie

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes