Une étoile éjectée du centre de la Voie lactée à une vitesse stupéfiante

Des astronomes ont découvert une étoile se déplaçant à une vitesse incroyable de 6 millions de km/h, 10 fois plus rapide que la vitesse moyenne des étoiles, après avoir été éjectée par le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée, il y a 5 millions d’années.

Image d’entête : représentation artistique du grand trou noir de la Voie lactée qui projette l’étoile du centre de la galaxie. (James Josephides/ Swinburne Astronomy Productions)

Sergey Koposov, professeur adjoint de physique à l’université Carnegie Mellon (États-Unis), a découvert l’étoile, nommée S5-HVS1, dans le cadre du (relevé astronomique) Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey (S5 Collaboration).

Selon Douglas Boubert de l’Université d’Oxford, coauteur de l’étude :

La vitesse de l’étoile découverte est si élevée qu’elle quittera inévitablement la galaxie et ne reviendra jamais.

S5-HVS1, situé dans la constellation de la Grue, fait partie d’une population d’objets appelés « étoiles hyper-rapides » (HVS pour Hypervelocity stars). Ces étoiles ont éveillé la curiosité des astronomes après la découverte du premier exemple en 2005. Au cours des 14 prochaines années, de nombreux autres exemples d’HVS ont été découvertes.

Mais, même parmi ces étoiles bien nommées, S5-HVS1 est exceptionnelle pour sa vitesse élevée. Le passage proche (en termes astronomiques) de l’étoile vers la Terre à 2,9 x 10⁴ années-lumière de distance la rendent aussi quelque peu unique.

Armé d’informations sur la vitesse fulgurante de l’étoile “filante” et sa proximité immédiate ont permis aux astronomes de suivre sa trajectoire jusqu’au centre de la Voie lactée et du trou noir supermassif, Sagittaire A* (Sgr A*), qui y réside.

L’emplacement de S5-HVS1 dans le ciel et la direction de son mouvement. L’étoile s’éloigne du centre galactique d’où elle a été éjectée il y a 5 millions d’années. ( Sergey Koposov)

Pour Koposov, auteur principal de cette étude et membre du McWilliams Center for Cosmology de Carnegie Mellon :

C’est super excitant, car nous soupçonnons depuis longtemps que les trous noirs peuvent éjecter des étoiles à très grande vitesse. Cependant, nous n’avons jamais eu d’association univoque d’une étoile aussi rapide avec le centre galactique. Nous pensons que le trou noir a éjecté l’étoile à une vitesse de milliers de kilomètres par seconde il y a environ 5 millions d’années.

Cette éjection a eu lieu à l’époque où les ancêtres de l’humanité apprenaient à marcher sur deux pieds.

Alors, comment diable S5-HVS1 a-t-elle pu se déplacer à une vitesse aussi extraordinaire ?

Les astronomes croient que l’étoile faisait autrefois partie d’un système binaire avec une étoile compagne. Elle a été éjectée de ce partenariat après que les orbites des deux étoiles se soient égarées trop près de Sgr A*. Alors que sa partenaire a été capturée par l’incroyable attraction gravitationnelle du trou noir supermassif, la lutte gravitationnelle a libéré S5-HVS1 et l’a lancé dans son rapide périple.

Ce processus, connu sous le nom de « Hills mechanism« , a été suggéré pour la première fois par l’astronome Jack Hills il y a trente ans et il a longtemps été considéré comme un mécanisme probable à l’origine des étoiles à haute vélocité.

Selon Ting Li des observatoires Carnegie et de l’université de Princeton, qui a dirigé la S5 Collaboration :

C’est la première démonstration claire de l’Hills mechanism en action. Voir cette étoile est vraiment étonnant, car nous savons qu’elle a dû se former dans le centre galactique, un endroit très différent de notre environnement local.

C’est une visite d’un monde lointain.

Les astronomes ont fait la découverte S5-HVS1 en utilisant le télescope anglo-australien (AAT) de 3,9 mètres près de Coonabarabran, en Australie. L’équipe n’a pu évaluer la vitesse réelle de l’étoile et les détails de son incroyable voyage que lorsque ces observations ont été couplées à d’autres données du satellite Gaia de l’Agence spatiale européenne.

Pour Daniel Zucker, astronome à l’Université Macquarie de Sydney, en Australie, et membre du comité exécutif du S5 :

Les observations ne seraient pas possibles sans les capacités uniques de l’instrument 2dF de l’AAT. Elle mène des recherches de pointe depuis plus de deux décennies et elle est toujours la meilleure installation au monde pour notre projet.

Les résultats de l’équipe sont publiés dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : Discovery of a nearby 1700 km/s star ejected from the Milky Way by Sgr A* et présentée sur le site de l’université Carnegie Mellon : A Runaway Star Ejected from the Galactic Heart of Darkness.