11 novembre 2022 – Des astronomes ont découvert le trou noir connu le plus proche de la Terre. Appelé Gaia BH1, il se trouve à 1 566 années-lumière, dans la constellation d’Ophiuchus. Il est environ 10 fois plus massif que notre Soleil.
Les chercheurs ont annoncé la découverte ce 4 novembre dans un communiqué ainsi que dans la revue Monthly Notices de la Royal Astronomical Society. Cette singularité spatio-temporelle fait partie d’un système binaire avec une étoile semblable au soleil, orbitant à environ une unité astronomique (la distance Terre-Soleil). C’est le premier du genre jamais observé.
« Bien qu’il y ait eu de nombreuses détections revendiquées de systèmes comme celui-ci, presque toutes ces découvertes ont ensuite été réfutées », a déclaré Kareem El-Badry, astrophysicien au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, dans le Massachusetts, et à l’Institut Max Planck d’astronomie en Allemagne, et auteur principal dans le communiqué.
« Il s’agit de la première détection sans ambiguïté d’une étoile semblable au soleil sur une large orbite autour d’un trou noir de masse stellaire dans notre galaxie ».
FORMATION D’UN TROU NOIR
Les trous noirs étaient à leur début de grandes étoiles d’une masse d’environ cinq à dix fois celle du Soleil. Lorsqu’elles approchent de leur fin de vie, elles fusionnent dans leur noyau des éléments de plus en plus lourds (ex : silicium, magnésium, etc). Mais dès lors que ces fusions forment du fer, l’étoile entame sa phase d’autodestruction violente.
En effet, le fer nécessite plus d’énergie pour fusionner qu’il n’en libère. Les immenses forces gravitationnelles générées par la masse deviennent alors trop importantes pour que l’étoile puisse les supporter davantage. Elle finit donc par exploser vers l’extérieur, puis s’effondre sur elle-même. Son noyau et la matière tout autour s’emballent et forment un point de dimension de densité infinie, la fameuse singularité.
Tout élément allant donc au-delà de l’horizon des événements sera avalé par le trou-noir, et même la lumière ne peut échapper à son attraction gravitationnelle. Les astronomes peuvent détecter ces mastodontes en cherchant un cœur sombre entouré d’un anneau lumineux flou et déformé, provenant de la matière déchiquetée des étoiles alentours.
LA CHASSE À L’INVISIBLE
Cependant, il existe des trous noirs dormants parmi les quelque 100 millions de masse stellaire estimés dans la Voie Lactée. Ainsi pour dénicher Gaia BH1, les chercheurs se sont aidés du vaisseau spatial Gaia de l’Agence spatiale européenne. Ce dernier a cartographié les positions et les mouvements de plus de deux milliards d’étoiles de notre galaxie.
Après avoir longuement étudié les données récoltées, les astronomes ont détecté une étoile avec une oscillation distincte. Comme si, au cours de son orbite, un passage précis la faisait boiter. Afin de vérifier si cette petite anomalie venait bien d’un trou noir à proximité, les chercheurs ont utilisé des télescopes au sol, comme le Magellan Clay et MPG/ESO au Chili et Gemini North et Keck 1 à Hawaï.
Les observations ont confirmé qu’il y avait bien un objet géant et invisible qui déformait l’orbite de l’étoile. « Nos observations de suivi Gemini ont confirmé au-delà de tout doute raisonnable que le binaire contient une étoile normale et au moins un trou noir dormant » a déclaré El-Badry.
UN SYSTÈME QUI INTERROGE
Cependant, une particularité interroge les chercheurs. Il est possible que le trou noir provienne d’une étoile 20 fois plus massive que notre Soleil. Si c’est en effet le cas, lorsque des objets aussi massifs gonflent vers l’extérieur, ils consomment normalement tout sur leur passage, puis s’effondrent vers l’intérieur.
Si le scénario s’est déroulé de cette façon, alors l’étoile compagnon du trou-noir aurait dû être soit consommée, soit bien plus proche. Or ce n’est pas le cas. Son orbite est intacte. Le prochain objectif des astronomes sera donc de découvrir comment ce système binaire s’est formé.
Noémie Perrin (rédaction btlv.fr Source Monthly Notices de la Royal Astronomical Society)
