Les astronomes ont identifié le plus massif trou noir stellaire découvert à ce jour dans la Voie lactée. Ce trou noir a été détecté dans les données de la mission Gaia de l’ESA grâce à un mouvement « d’oscillation » étrange que cet objet impose à son étoile compagnon en orbite. Oui, il est géant, il a une masse 33 fois supérieure à celle de notre Soleil.
La masse de ce trou noir est 33 fois supérieure à celle du Soleil
Les trous noirs stellaires se forment à partir de l’effondrement d’étoiles de grande masse et ceux auparavant identifiés dans la Voie lactée sont en moyenne environ 10 fois plus massifs que le Soleil. Le trou noir stellaire le plus massif que nous connaissions dans notre galaxie, Cygnus X-1, n’atteint que 21 masses solaires, ce qui rend cette nouvelle observation de 33 masses solaires véritablement exceptionnelle.
Curiusement, ce trou noir est également extrêmement proche de nous – à seulement 2000 années-lumière de distance, dans la direction de la constellation de l’Aigle, étant le deuxième trou noir le plus proche de la Terre que nous connaissions. Dénommé Gaia BH3, ou BH3, il a été découvert lorsque l’équipe analysait les observations de Gaia en préparation d’une prochaine publication de données.
Personne ne s’attendait à trouver un trou noir de grande masse à proximité du Soleil, qui n’avait pas encore été détecté. C’est le genre de découverte qui se fait une fois dans une vie.
A déclaré Pasquale Panuzzo, membre de la collaboration Gaia, astronome de l’Observatoire de Paris.
Pour confirmer la découverte, la collaboration Gaia a utilisé des données d’observatoires terrestres, notamment l’instrument UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) installé sur le VLT de l’ESO, dans le désert chilien de l’Atacama.
Ces observations ont révélé des propriétés clés de l’étoile compagnon, qui, associées aux données de Gaia, ont permis aux astronomes de mesurer avec précision la masse de BH3.
L’étoile qui s’est effondrée pour former BH3 serait pauvre en métaux
Les astronomes avaient déjà trouvé des trous noirs également massifs en dehors de notre Galaxie (en utilisant une méthode de détection différente), théorisant que ces objets pourraient se former à partir de l’effondrement d’étoiles dont la composition chimique contient très peu d’éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium.
Il est pensé que ces étoiles, pauvres en métaux, perdent moins de masse tout au long de leur vie et possèdent donc plus de matière, ce qui donne naissance, après leur mort, à des trous noirs de grande masse. Cependant, jusqu’à présent, il n’y avait aucune preuve reliant directement les étoiles pauvres en métaux aux trous noirs de grande masse.
Les étoiles en paires ont tendance à avoir des compositions chimiques similaires, ce qui signifie que la compagne de BH3 contient des indices importants sur l’étoile qui s’est effondrée et a formé ce trou noir exceptionnel. Les données d’UVES ont montré que la compagne est une étoile très pauvre en métaux, ce qui suggère que l’étoile qui s’est effondrée pour former BH3 serait également pauvre en métaux – comme prévu par la théorie.
Ce travail de recherche, dirigé par Panuzzo, a été publié dans la revue spécialisée Astronomy & Astrophysics.
Nous avons décidé de publier cet article sur la base de données préliminaires de manière exceptionnelle avant la publication complète des données de Gaia, en raison de la nature unique de cette découverte.
Explique la co-auteure Elisabetta Caffau, également membre de la collaboration Gaia du CNRS Observatoire de Paris.
La mise à disposition anticipée des données permettra à d’autres astronomes de commencer à étudier ce trou noir dès maintenant, sans attendre la publication des données complètes prévue pour fin 2025, au mieux.
D’autres observations de ce système pourraient révéler davantage sur son histoire et sur le trou noir lui-même. L’instrument GRAVITY installé sur le VLTI (Very Large Telescope Interferometer) de l’ESO pourrait aider les astronomes à mieux comprendre cet objet, en étudiant par exemple si ce trou noir attire de la matière de son voisinage.