Le bestiaire des trous noirs s’agrandit avec la première découverte d’un trou noir dormant avec une masse stellaire en orbite autour d’une autre étoile, encore assez loin pour ne pas avaler sa compagne.
Ce nouveau type de trou noir, longtemps prédit par la théorie mais très difficile à détecter car bien caché, a été découvert après six ans d’observation avec le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO) au Chili, selon une étude .publié lundi dans Nature Astronomy.
“Nous avons trouvé une aiguille dans une botte de foin”, a déclaré l’auteur principal Tomer Senar dans un communiqué. Depuis trois ans, plusieurs candidats au titre de “trou noir dormant” ont été proposés, mais aucun n’a pour l’instant été retenu par cette équipe internationale d’astronomes, surnommée la “police du trou noir” par l’ESO.
La fortune, une douzaine de fois la masse du Soleil, se cache dans le Nuage de Magellan, une galaxie naine près de la Voie lactée. C’est comme la deuxième jambe d’un système binaire de deux étoiles en rotation, dont l’une, morte, s’est transformée en trou noir, et l’autre est toujours en vie.
Les trous noirs de masse stellaire – incomparablement plus petits que leurs grands frères supermassifs – sont des étoiles massives (entre 5 et 50 fois la masse du Soleil) en fin de vie qui s’effondrent sur elles-mêmes.
Ces objets sont si denses et leur attraction gravitationnelle si puissante que même la lumière ne peut s’en échapper : donc, par définition, ils sont invisibles. Pourtant, les scientifiques peuvent observer la matière qui y circule avant qu’elle ne soit engloutie là-bas… sauf quand le trou noir est “endormi”, au régime.
Dans les systèmes binaires déjà observés, l’étoile devenue trou noir est suffisamment proche de son étoile compagne pour lui “voler” sa matière (on parle d'”accrétion”), explique Hugues Sanna de l’université de Louvain en devant l’AFP. (KU Leuven), Belgique, l’un des auteurs de l’étude.
“couple qui danse”
Ce matériau, une fois capté, émet des rayons X qui peuvent être détectés. Mais ici le trou noir n’émet rien, et pour cause : « L’astre vivant (environ 25 fois la masse du Soleil) est assez loin pour ne pas être mangé. Il reste pour l’instant en équilibre sur cette orbite”, poursuit 14 jours, poursuit l’astronome.
Un équilibre qui ne pouvait durer, selon lui. “L’étoile vivante va grandir, et à ce moment-là une partie de sa surface sera absorbée par le trou noir”, qui émettra alors des rayons X et sortira donc de son état dormant.
Mais comment savez-vous qu’un tel objet existe ? “Imaginez un couple de danseurs se tenant la main que vous observez dans le noir. L’un a un costume noir, l’autre un costume clair : on ne voit que la danse du second, mais on sait qu’il a un partenaire de danse grâce à l’étude du mouvement”, explique Hugues Sana.
En astronomie, tout comme Jupiter et le Soleil tournent l’un autour de l’autre, on peut mesurer les masses respectives d’un système binaire en observant ces mouvements.
Pour s’assurer que l’objet fantôme était bien un trou noir, les chercheurs ont procédé par élimination, écartant plusieurs scénarios, comme celui d’une étoile perdant son enveloppe.
“La seule explication raisonnable est qu’il s’agit d’un trou noir, puisqu’aucune autre étoile ne peut reproduire ces données d’observation”, résume le chercheur.
Selon des modèles récents, environ 2% des étoiles massives de notre galaxie sont susceptibles d’avoir un trou noir autour d’elles, soit environ 100 millions, selon Hugues Sana. “Nous n’en connaissons qu’une dizaine pour l’instant, tous détectés grâce à leurs émissions de rayons X, il nous en manque donc !”
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