Premier trou noir dormant découvert aux portes de la Voie lactée : il n’est pas né d’une supernova

Premier Trou Noir Dormant Découvert Aux Portes De La Voie

Après des années d’observation, le premier trou noir de masse stellaire en dehors de la Voie lactée a été découvert. Il est endormi et né d’un effondrement stellaire.

Crédit : ESO

Crédit : ESO

Pour la première fois, un trou noir de masse stellaire a été découvert en dehors de la Voie lactée. D’autres annonces de ce genre ont été faites par le passé, mais elles ont toujours été démenties par des équipes spécialisées dans la réfutation des résultats d’études trop enthousiastes. Dans ce cas, l’existence du trou noir est considérée comme irréfutable, car il n’y a pas d’autre explication théorique à son existence. Rappelons que dans l’Univers il existe deux grandes classes de ces « cœurs de ténèbres » : les trous noirs supermassifs au centre des galaxies, qui ont une masse de millions voire de milliards de fois celle du Soleil, comme ceux photographiés par l’Event Projet de télescope Horizon ; et les trous noirs de masse stellaire, qui « naissent » de la mort d’étoiles géantes effondrées.

Pour découvrir le premier trou noir de masse stellaire en dehors de notre galaxie, une équipe de recherche internationale dirigée par des scientifiques de l’Institut d’astronomie de l’Université KU de Louvain (Belgique) et de l’Université d’Amsterdam (Pays-Bas) a collaboré étroitement avec des collègues du l’Observatoire astronomique de Varsovie (Pologne), l’Observatoire planétaire d’Armagh (Royaume-Uni), le Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (États-Unis), l’Observatoire européen austral (ESO)) et de nombreux autres centres de recherche. Des scientifiques, coordonnés par le professeur Tomer Shenar, professeur à l’Institut d’astronomie « Anton Pannekoek » de l’université néerlandaise, ont découvert le trou noir après avoir sondé un millier d’étoiles massives au coeur du Grand Nuage de Magellan pendant des années, une galaxie naine aux portes de la Voie lactée (dont on pense qu’il s’agit d’un satellite). Le professeur Shenar et ses collègues se sont concentrés sur les étoiles de la nébuleuse de la tarentule, à la recherche de systèmes binaires potentiels composés d’une étoile et d’un trou noir.

La nébuleuse de la tarentule où le trou noir a été identifié.  Crédit : ESO

La nébuleuse de la tarentule où le trou noir a été identifié. Crédit : ESO

Après des années d’observation avec le puissant Very Large Telescope (VLT) de l’ESO, un système de quatre grands télescopes (8,2 mètres de diamètre) dans l’Observatoire Paranal situé dans le désert d’Atacama (Chili), les scientifiques ont découvert le trou noir dans le système appelé VFTS 243. C’est un trou noir « dormant », c’est-à-dire qu’il émet très peu de rayons X (méthode la plus utilisée pour identifier ces corps célestes), donc très difficile à détecter. Il a été identifié grâce à l’interaction gravitationnelle avec son étoile compagne, une géante bleue d’une masse 25 fois celle du Soleil.Le trou noir fait au lieu de 9 masses solaires. Tous deux orbitent à 160 000 années-lumière de la Terre.

« Nous avons identifié une ‘aiguille dans une botte de foin' », a déclaré le professeur Shenar dans un communiqué de presse de l’ESO. « Nous recherchons de tels systèmes binaires de trous noirs depuis plus de deux ans », a fait écho la co-auteure de l’étude, Julia Bodensteiner, scientifique de l’ESO en Allemagne. « J’étais très excité quand j’ai entendu parler de VFTS 243, qui est à mon test le candidat le plus convaincant signalé à ce jour », a ajouté l’expert. Les chercheurs ont analysé les données maintes et maintes fois, mais rien d’autre ne pouvait l’expliquer autre que la présence d’un trou noir inactif près de l’étoile bleue. « Quand Tomer m’a demandé de revérifier ses découvertes, j’ai eu des doutes. Mais je n’ai pas trouvé d’explication plausible pour les données qui n’impliquaient pas un trou noir », a expliqué le Dr Kareem El-Badry Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics, surnommé « destructeur de trous noirs » justement parce qu’avec ses calculs il a souvent démenti la l’existence d’autres trous noirs candidats. Pas cette fois cependant. L’oscillation de l’étoile (vitesse radiale) ne pourrait en fait s’expliquer que grâce à la présence du trou noir inactif.

D’après leurs observations, les scientifiques ont également découvert que le trou noir se serait formé sans l’explosion de l’étoile « mère », une supernova, car on pense que ces corps célestes se forment normalement. « L’étoile qui a formé le trou noir dans VFTS 243 semble s’être complètement effondrée, sans aucun signe d’une explosion précédente », a expliqué le professeur Shenar. « Les preuves de ce scénario « d’effondrement direct » sont apparues récemment, mais notre étude fournit probablement l’une des indications les plus directes. Cela a d’énormes implications pour l’origine des fusions de trous noirs dans le cosmos », a commenté le scientifique. Les détails de la recherche « Un trou noir silencieux aux rayons X né avec un coup de pied négligeable dans un binaire massif dans le Grand Nuage de Magellan » ont été publiés dans la revue scientifique faisant autorité Nature Astronomy.