Un mystérieux trou noir « dormant » découvert dans l’espace lointain

Des scientifiques ont découvert un trou noir de masse stellaire avec le Very Large Telescope dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie voisine.

Cette découverte a été faite après six ans d’observations avec le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO).

Le Grand Nuage de Magellan, une galaxie voisine de la Voie lactée, abrite un trou noir de masse stellaire dormant, selon un groupe de chercheurs connu pour avoir réfuté des découvertes de trous noirs dans le passé.

“Pour la première fois, notre équipe s’est réunie pour signaler la découverte d’un trou noir, plutôt que de le rejeter”, explique le responsable de l’étude, Tomer Shenar, boursier Marie-Curie à l’université d’Amsterdam, aux Pays-Bas.

Les scientifiques du Center for Astrophysics/Harvard et du Smithsonian (CfA) aux États-Unis, dont Kareem El-Badry, ont constaté que l’étoile qui a donné naissance au trou noir a très probablement disparu sans aucun signe d’explosion.

“Nous avons identifié une aiguille dans une botte de foin”, a déclaré M. Shenar. Même si d’autres candidats similaires ont été proposés, il s’agit du premier trou noir de masse stellaire détecté sans ambiguïté en dehors de la Voie lactée.

Les étoiles massives s’effondrent sous leur propre gravité lorsqu’elles arrivent en fin de vie et forment des trous noirs de masse stellaire. Lorsque deux étoiles sont en orbite l’une autour de l’autre, elles créent un système binaire avec un trou noir en orbite autour de l’étoile compagne brillante. Si un trou noir n’émet pas de hauts niveaux de rayonnement X, ce qui est la façon dont ils sont généralement détectés, il est considéré comme “dormant”.

Une campagne d’observation de six ans menée par l’Observatoire européen austral (ESO) a conduit à cette découverte.

“Il est étonnant que nous ne connaissions pratiquement aucun trou noir dormant, compte tenu de la fréquence à laquelle les astronomes pensent qu’ils sont présents”, admet le coauteur Pablo Marchant, de l’université de Louvain (KU Leuven) en Belgique.

En fait, le trou noir nouvellement découvert a une masse d’environ neuf fois celle du Soleil et tourne autour d’une étoile bleue et chaude dont la masse est environ 25 fois celle de notre Soleil. En d’autres termes, l’étoile autour de laquelle gravite le trou noir “dormant” est environ 200 000 fois plus grande que le trou noir lui-même.

La collaboration a trouvé VFTS 243 en recherchant près de 1 000 étoiles massives dans la région de la nébuleuse de la Tarentule du Grand Nuage de Magellan. Cette recherche visait à déterminer si ces étoiles étaient accompagnées d’un trou noir. Malheureusement, de nombreuses autres possibilités peuvent être présentes, ce qui rend difficile l’identification de ces compagnons en tant que trous noirs.

La première image du trou noir supermassif au centre de la Voie lactée – Sagittarius A*. Crédit : ESA

“En tant que chercheur ayant démystifié de possibles trous noirs ces dernières années, j’étais extrêmement sceptique quant à cette découverte”, admet Shenar.

“Lorsque Tomer m’a demandé de vérifier ses conclusions, j’avais des doutes. Mais je n’ai pas pu trouver d’explication plausible pour les données qui n’impliquaient pas un trou noir”, explique El-Badry.

Par ailleurs, cette découverte apporte un éclairage unique sur les processus associés à la formation des trous noirs. On pense que les trous noirs de masse stellaire se forment lorsque le noyau d’une étoile de masse mourante s’effondre. Cependant, on ignore si une puissante explosion de supernova peut accompagner cet effondrement.