Une découverte révolutionnaire a été réalisée : pour la première fois, un trou noir a été observé dans un système à trois éléments. Loin des théories habituelles sur leur formation, cette observation soulève de nouvelles questions sur l’origine des trous noirs, remettant en question des connaissances bien établies.
Pour la première fois dans l’histoire, un trou noir avec une structure à trois éléments a été observé. En réalité, il s’agit de V404 Cygni, un trou noir découvert en 1992. Cependant, personne n’avait jusqu’à présent remarqué qu’il y avait une seconde étoile, distante de 70 000 années-lumière, qui semble graviter autour de lui. C’est une découverte qui remet en question la théorie jusqu’alors utilisée pour expliquer la formation des trous noirs.
MIT | Une interprétation artistique du trou noir binaire V404 Cygni, crédits Jorge Lugo
Des physiciens du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et du California Institute of Technology (Caltech) ont observé pour la première fois un « trou noir triple ». Le système se trouve à 8 000 années-lumière de la Terre et représente un cas unique, du moins par communiqué à notre connaissance des trous noirs : alors que la plupart sont formés d’un système binaire, c’est-à-dire de deux éléments, ce trou noir est un système à trois.
Ce find scientifique a été d’autant plus surprenant qu’il s’est produit presque par accident, alors que les chercheurs étudiaient un trou noir observé pour la première fois en 1992, le V404 Cygni. Étant l’un des premiers corps célestes classés comme trous noirs, V404 Cygni a été étudié par de nombreux scientifiques jusqu’à présent. Pourtant, personne n’avait remarqué qu’il était différent des autres trous noirs observés jusqu’à présent. Nous vous proposons ici un approfondissement sur les trous noirs les plus proches de la Terre.
Pourquoi ce trou noir est-il différent des autres
Comme l’explique l’étude qui rapporte la découverte, récemment publiée dans la prestigieuse revue Nature, normalement les trous noirs sont structurés comme des systèmes binaires : au centre se trouve le trou noir, autour duquel gravite un objet secondaire, qui, selon l’étude, peut être représenté par « une étoile, une étoile à neutrons ou un autre trou noir », lié au premier par son puissant champ gravitationnel.
Mais V404 Cygni est différent. Les chercheurs le décrivent ainsi : « Le nouveau système contient un trou noir central qui consomme une petite étoile. Celle-ci se rapproche du trou noir en suivant une trajectoire en spirale tous les 6,5 jours ». Jusqu’ici, rien d’anormal : la structure correspond à celle de la majorité des trous noirs à système binaire. Mais en réalité, ce trou noir a une structure différente : les chercheurs ont en effet observé qu’il y a aussi une seconde étoile qui semble orbiter autour du trou noir, mais beaucoup plus loin, à environ 70 000 années-lumière.
Les doutes sur sa formation
Au-delà de la structure à trois éléments, ce trou noir a suscité beaucoup d’intérêt chez les chercheurs, car la présence d’un troisième élément aussi éloigné, sur lequel le trou noir semble malgré tout exercer sa force gravitationnelle, rouvre la question sur les modalités de formation de ces systèmes.
Jusqu’à présent, la théorie la plus partagée affirmait que les trous noirs se formaient à partir d’une supernova, c’est-à-dire d’une explosion violente d’une étoile mourante, libérant une énorme quantité d’énergie et de lumière. Toutefois, l’existence de ce trou noir triple pose problème, car s’il s’était formé de cette manière, l’énergie libérée par l’explosion de l’étoile avant son effondrement en trou noir « aurait repoussé tout objet librement lié à sa périphérie ».
Pour expliquer cette contradiction, les chercheurs ont supposé que V404 Cygni s’est formé par un processus moins violent, dans lequel une étoile mourante implose sans générer cette explosion violente jusqu’à présent associée à la formation des trous noirs. Ainsi, cela expliquerait la présence du troisième élément. V404 Cygni pourrait donc être le premier trou noir formé de cette manière jamais observé par l’humanité.