Prix Nobel de physique 2020: quelle est cette recherche sur le trou noir supermassif de la Voie lactée ?

Reinhard Genzel et Andrea Ghez ont reçu conjointement le Prix Nobel de physique 2020 pour leurs travaux sur le trou noir supermassif, le Sagittaire A*, au centre de notre galaxie. Reinhard Genzel, directeur de l'Institut Max Planck pour la physique extraterrestre en Allemagne, et son équipe ont mené des observations du Sagittaire A* pendant près de 30 ans en utilisant une flotte d'instruments sur les télescopes de l'Observatoire Européen Austral (ESO).


Reinhard Genzel partage la moitié du Prix avec Andrea Ghez, professeur à l'Université de Californie, à Los Angeles aux Etats-Unis, "pour la découverte d'un objet compact supermassif au centre de notre galaxie", l'autre moitié étant attribuée à Roger Penrose, professeur à l'Université d'Oxford au Royaume-Uni, "pour la mise en évidence que la formation de trous noirs est une prédiction robuste de la théorie générale de la relativité".

"Félicitations aux trois lauréats du Prix Nobel ! Nous sommes ravis que la recherche sur le trou noir supermassif au centre de notre galaxie ait été récompensée par le Prix Nobel de physique 2020. Nous sommes fiers que les télescopes que l'ESO construit et exploite dans ses observatoires au Chili aient joué un rôle clé dans cette découverte", déclare Xavier Barcons, directeur général de l'ESO. "Les travaux réalisés par Reinhard Genzel avec les télescopes de l'ESO et par Andrea Ghez avec les télescopes Keck à Hawaï ont permis une compréhension sans précédent du Sagittaire A*, qui a confirmé les prédictions de la relativité générale d'Einstein".

L'ESO travaille en très étroite collaboration avec Reinhard Genzel et son groupe depuis environ 30 ans. Depuis le début des années 1990, Reinhard Genzel et son équipe, en coopération avec l'ESO, ont développé des instruments conçus pour suivre les orbites des étoiles dans la région du Sagittaire A*, au centre de la Voie lactée.

Ils ont commencé leur campagne en 1992 en utilisant l'instrument SHARP sur le New Technology Telescope (NTT) de l'ESO à l'observatoire de La Silla au Chili. L'équipe a ensuite utilisé des instruments extrêmement sensibles sur le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO et sur le Very Large Telescope Interferometer de l'Observatoire de Paranal, à savoir NACO, SINFONI et plus tard GRAVITY, pour poursuivre leur étude du Sagittaire A*.

En 2008, après 16 ans de suivi des étoiles en orbite autour du Sagittaire A*, l'équipe a fourni les meilleures preuves empiriques de l'existence d'un trou noir supermassif au centre de notre galaxie. Les groupes de Reinhard Genzel et d'Andrea Ghez ont tous deux suivi avec précision l'orbite d'une étoile en particulier, S2, qui a atteint sa distance la plus proche du Sagittaire A* en mai 2018. L'ESO a entrepris un certain nombre de développements et de mises à niveau des infrastructures à Paranal afin de permettre des mesures précises de la position et de la vitesse de S2.

L'équipe dirigée par Reinhard Genzel a découvert que la lumière émise par l'étoile proche du trou noir supermassif était étirée sur des longueurs d'onde plus longues, un effet connu sous le nom de redshift gravitationnel, confirmant pour la première fois la relativité générale d'Einstein à proximité d'un trou noir supermassif. Plus récemment cette année, l'équipe a annoncé qu'elle avait vu S2 "danser" autour du trou noir supermassif, montrant que son orbite est en forme de rosette, un effet appelé précession de Schwarzschild qui avait été prédit par Einstein.

Reinhard Genzel et son équipe sont également impliqués dans le développement d'instruments qui seront installés sur l'Extremely Large Telescope de l'ESO, actuellement en construction dans le désert d'Atacama au Chili, ce qui leur permettra de sonder l'environnement encore plus près du trou noir supermassif.