Cette étoile se déplace à 8 % de la vitesse de la lumière : pourquoi est-elle si rapide ?

Le Soleil se déplace à 720 000 km/h. Ce n’est rien, en comparaison d’une catégorie d’étoiles qui surpassent largement cette vitesse : les étoiles hypervéloces. Elles se déplacent plus vite que la normale. En 2019, les astrophysiciens avaient découvert une étoile se déplaçant plus rapidement encore que les étoiles hypervéloces habituelles : S5-HVS1. Elle voyage à 1 700 kilomètres par seconde, ce qui représente 6 millions de kilomètres par heure. C’était déjà davantage que la vitesse de déplacement de la Voie lactée elle-même (2 millions de km/h), ce qui signifiait que l’étoile pouvait finir par s’en éjecter.

Le record vient d’être battu de manière absolument flamboyante par l’étoile S4714 : elle se déplace à 24 000 kilomètres par seconde. À ce stade, ne cherchons même plus à convertir en km/h, il faut passer au cran supérieur : cela représente 8 % de la vitesse de la lumière. Les raisons de cette vitesse hors du commun sont détaillées dans une étude qui vient de paraître, le 11 août 2020, dans The Astrophysical Journal.

La raison : le trou noir supermassif de la Voie lactée

Usuellement, les étoiles hypervéloces sont associées aux trous noirs. L’une des hypothèses est que lorsqu’un système d’étoiles binaires s’approche trop près d’un trou noir, l’une des deux étoiles est happée, quand l’autre est éjectée à une vitesse ultra-rapide. Pour les étoiles individuelles, il existe également une théorie, celle des squeezars : des étoiles capturées dans l’orbite d’un trou noir supermassif. Ces dernières pourraient être d’emblée des étoiles hypervéloces.

Le disque d'accrétion et les jets du trou noir sont représentés en bleu.

Source : Wikimedia/CC/Nasa, ESA (photo recadrée)

Dans le cas de notre étoile S4714 se déplaçant à 8 % de la vitesse de la lumière, sa position n’est pas anodine : elle a justement été découverte dans la zone entourant Sagittarius A*, le trou noir supermassif qui est au centre de la Voie lactée. Elle est en orbite autour de lui, L’équipe à l’origine de la découverte était en quête d’étoiles proches du trou noir, jusqu’ici peu nombreuses à avoir été détectées. Au fur et à mesure que leurs recherches avançaient, ils découvraient des étoiles toujours plus proches de Sgr A*.

Jusqu’à S4714. Son périapside (point minimal de l’orbite d’un objet céleste par rapport à la source de l’orbite) est de 1,9 milliards de kilomètres de Sgr A*. Cela peu vous paraître énorme, mais à l’échelle cosmique d’un trou noir supermassif, il s’agit d’une importante proximité. C’est lorsqu’elle « frôle » ainsi le trou noir de la Voie lactée qu’elle atteint sa vitesse maximale de 24 000 kilomètres par seconde, puis elle ralentit lorsqu’elle s’en éloigne.

Pour aller plus loin

Pourquoi ce trou noir a-t-il subitement disparu avant de réapparaître ?

L’amélioration des instruments d’observation permet de plus en plus aux scientifiques d’explorer une zone aussi mystérieuse que celle entourant le trou noir supermassif de notre galaxie. L’un des auteurs de la trouvaille a confié : « Je travaille en permanence sur le centre galactique et je suis presque sûr que ce n’est pas notre dernière publication. Cet environnement hautement dynamique est pour les scientifiques comme un magasin de bonbons pour les enfants. »