Vingt-cinq mille kilomètres par seconde. C’est la vitesse atteinte par S301, une étoile discrète en orbite autour du trou noir supermassif niché au cœur de la Voie lactée, lorsqu’elle frôle cet objet colossal. Ramenée à la vitesse de la lumière, cette pointe représente environ 8,5 %, un record absolu pour une étoile de notre galaxie. La découverte, publiée dans la revue Nature en août 2026, place S301 en tête d’un classement jusque-là dominé par d’autres étoiles rapides comme S4714 ou S62.

L’observation a été rendue possible grâce à l’instrument GRAVITY+, installé sur l’interféromètre du Very Large Telescope (VLTI) de l’Observatoire européen austral, au Chili. Le VLTI combine la lumière de quatre télescopes de 8 mètres pour créer un « télescope virtuel » capable de distinguer des détails d’une finesse inégalée dans le ciel nocturne. Sans cette prouesse technique, S301 serait probablement restée invisible : l’étoile apparaît dans le ciel deux milliards de fois moins brillante que Bételgeuse, l’astre orange de la constellation d’Orion connu de tous les amateurs d’étoiles.

Sommaire

1. Une orbite resserrée comme jamais observée
2. Un test grandeur nature pour Einstein
3. D’où vient une étoile aussi téméraire ?

Une orbite resserrée comme jamais observée

L’étoile S301 passe plus près de Sagittarius A* que les autres objets connus autour du trou noir central de la Voie lactée. Sa révolution complète ne prend que 8,7 ans, un rythme effréné comparé aux 200 millions d’années que met le Soleil pour boucler une orbite autour du centre galactique. Au plus près, S301 s’approche de Sagittarius A* à une distance comparable à celle qui sépare Saturne du Soleil, soit environ 1,4 milliard de kilomètres. Un mouchoir de poche à l’échelle cosmique, quand on sait que le trou noir en question pèse l’équivalent de quatre millions de fois la masse du Soleil.

Cette proximité extrême change la donne scientifique. Les astronomes ont découvert une étoile orbitant si près du trou noir supermassif au centre de la Voie lactée que le champ gravitationnel intense la propulse à 25 000 kilomètres par seconde, soit plus de 8 % de la vitesse de la lumière. Reiner Weiss aurait pu en rêver : un tel laboratoire naturel permet de tester la relativité générale dans des conditions qu’aucun instrument terrestre ne pourra jamais reproduire. Selon Reinhard Genzel, colauréat du prix Nobel de physique 2020 pour ses travaux sur le trou noir central de la Voie lactée, cette étoile ouvre une fenêtre inédite sur les propriétés fondamentales de l’espace-temps dans un environnement aussi extrême, comme l’indique un communiqué de l’Observatoire européen austral.

Un test grandeur nature pour Einstein

Le mot n’est pas trop fort : S301 pourrait littéralement permettre de mesurer la rotation propre du trou noir Sagittarius A*, une propriété jusqu’ici inaccessible. Les observations précédentes d’autres étoiles orbitant étroitement autour du centre de la Voie lactée avaient permis d’identifier le trou noir et de mesurer sa masse ; la nouvelle venue devrait, après des années d’observation minutieuse, révéler une autre propriété clé : son spin. Concrètement, un trou noir en rotation entraîne l’espace-temps environnant dans son sillage, un phénomène connu sous le nom d’effet Lense-Thirring ou frame-dragging. Plus une étoile passe près de l’horizon des événements, plus cet effet devrait se manifester dans les perturbations de son orbite.

C’est précisément ce que les chercheurs comptent exploiter dans les années qui viennent. Le prochain passage au plus près de S301 est attendu vers la fin de l’année 2031, une échéance qui donnera aux équipes de l’ESO l’occasion de vérifier si les déformations orbitales prédites par Einstein se confirment dans les faits. Un rendez-vous à ne pas manquer pour la physique fondamentale, même si les scientifiques restent prudents : une seule mesure précise ne suffira pas, il faudra probablement plusieurs passages successifs pour trancher définitivement la question du spin du trou noir.

D’où vient une étoile aussi téméraire ?

Reste une énigme de taille : comment une étoile ordinaire peut-elle se retrouver sur une trajectoire aussi périlleuse ? Les astronomes s’accordent sur un point : les étoiles ne peuvent pas se former aussi près d’un trou noir massif, ce qui exclut d’emblée une naissance sur place. L’hypothèse privilégiée, mais non confirmée avec certitude, veut que S301 ait fait partie d’un système binaire disloqué par les forces de marée de Sagittarius A*, l’étoile se retrouvant piégée par la gravité du trou noir tandis que sa compagne était éjectée à grande vitesse hors du système. Ce mécanisme, baptisé effet Hills, avait déjà été évoqué pour expliquer l’origine d’autres étoiles rapides repérées ces dernières années.

Un point mérite d’être signalé pour la rigueur scientifique : la vitesse radiale de S301, c’est-à-dire son mouvement le long de la ligne de visée depuis la Terre, n’a pas encore été mesurée avec certitude. Deux orientations orbitales restent donc possibles selon les données publiées, ce qui n’empêche pas les chercheurs d’avoir déjà retracé l’histoire de l’étoile jusqu’en 2017. On sait ainsi que son dernier passage au plus près du trou noir central remontait au début de l’année 2023, une information capitale pour calibrer les modèles avant le prochain rendez-vous de 2031. D’ici là, S301 continuera de tracer sa boucle silencieuse autour du monstre gravitationnel qui trône au centre de notre galaxie, invisible à l’œil nu mais scrutée par tous les grands télescopes de l’hémisphère sud.

Sources : eso.org | sites.ac-nancy-metz.fr