Briseur de record! Le trou noir de masse stellaire le plus monstrueux de la Voie lactée est un géant endormi qui se cache près de la Terre (Vidéo)
La Voie lactée possède un nouveau grand trou noir, et il se cache près de la Terre ! Ce géant endormi a été découvert grâce au télescope spatial européen Gaia, qui suit le mouvement de milliards d’étoiles dans notre galaxie.
Des trous noirs de masse stellaire sont créés lorsqu’une grande étoile manque de carburant et s’effondre. Cette nouvelle découverte constitue une étape importante, car c’est la première fois qu’un grand trou noir d’une telle origine est découvert près de la Terre.
Le trou noir de masse stellaire, désigné Gaia-BH3, est 33 fois plus massif que notre soleil. Le précédent trou noir le plus massif de cette classe découvert dans la Voie lactée était un trou noir dans un binaire à rayons X dans la constellation du Cygne (Cyg X-1), dont la masse est estimée à environ 20 fois celle du soleil. Le trou noir moyen de masse stellaire dans la Voie lactée est environ 10 fois plus lourd que le soleil.
Gaia-BH3 est situé à seulement 2 000 années-lumière de la Terre, ce qui en fait le deuxième trou noir le plus proche de notre planète jamais découvert. Le trou noir le plus proche de la Terre est Gaia-BH1 (également découvert par Gaia), situé à 1 560 années-lumière. Gaia-BH1 a une masse environ 9,6 fois supérieure à celle du soleil, ce qui le rend considérablement plus petit que ce trou noir récemment découvert.
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« Trouver Gaia BH3, c’est comme le moment du film ‘The Matrix’ où Neo commence à ‘voir’ la matrice », George Seabroke, scientifique au Mullard Space Science Laboratory de l’University College de Londres et membre du Black Hole Task Force de Gaia. a déclaré dans un communiqué envoyé à Space.com. « Dans notre cas, » la matrice « est la population de trous noirs stellaires dormants de notre galaxie, qui nous étaient cachés avant que Gaia ne les détecte. »
Seabroke a ajouté que Gaia BH3 est un indice important sur cette population, car il s’agit du trou noir stellaire le plus massif trouvé dans notre galaxie.
Bien sûr, Gaia-BH3 n’est qu’une petite frite comparée au trou noir supermassif qui domine le cœur de la Voie lactée, Sagittaire A* (Sgr A*), dont la masse est 4,2 millions de fois celle du soleil. Les trous noirs supermassifs comme Sgr A* ne sont pas créés par la mort d’étoiles massives mais plutôt par la fusion de trous noirs de plus en plus grands.
Un trou noir géant endormi a poussé son compagnon stellaire à lancer un jet bancal
Tous les trous noirs sont marqués par une limite extérieure appelée horizon des événements, à laquelle la vitesse de fuite du trou noir dépasse la vitesse de la lumière. Cela signifie qu’un horizon d’événements est une surface à sens unique qui piége la lumière au-delà de laquelle aucune information ne peut s’échapper.
En conséquence, les trous noirs n’émettent ni ne réfléchissent la lumière, ce qui signifie qu’ils ne peuvent être « vus » que lorsqu’ils sont entourés de matière dont ils se nourrissent progressivement. Parfois, cela signifie un trou noir dans un système binaire extrayant la matière d’une étoile compagnon, qui forme autour d’elle un disque de gaz et de poussière.
L’énorme influence gravitationnelle des trous noirs génère d’intenses forces de marée dans la matière environnante, la faisant briller avec un matériau qui est détruit et consommé, émettant également des rayons X. De plus, le matériau dont le trou noir ne se régale pas peut être canalisé vers ses pôles et projeté sous forme de jets à vitesse proche de la lumière, accompagnés d’une émission de lumière.
Toutes ces émissions lumineuses peuvent permettre aux astronomes de repérer les trous noirs. La question est de savoir comment détecter les trous noirs « dormants » qui ne se nourrissent pas de gaz et de poussières autour d’eux ? Par exemple, que se passe-t-il si un trou noir de masse stellaire a une étoile compagne, mais que les deux sont trop largement séparées pour que le trou noir puisse arracher la matière stellaire à son partenaire binaire ?
Dans de tels cas, le trou noir et son étoile compagnon gravitent autour d’un point qui représente le centre de masse du système. C’est également le cas lorsqu’une étoile est orbitée par un compagnon lumineux, comme une autre étoile ou même une planète.
La mise en orbite autour du centre de masse entraîne une oscillation du mouvement de l’étoile, visible pour les astronomes. Gaia étant capable de mesurer avec précision le mouvement des étoiles, c’est l’instrument idéal pour observer cette oscillation.
Le groupe de travail Black Hole de Gaia s’est mis à la recherche d’oscillations étranges qui ne pouvaient être expliquées par la présence d’une autre étoile ou d’une planète et qui indiquaient un compagnon plus lourd, peut-être un trou noir.
En se dirigeant vers une vieille étoile géante de la constellation de l’Aquila, située à 1 926 années-lumière de la Terre, l’équipe a découvert une oscillation sur la trajectoire de l’étoile. Cette oscillation suggère que l’étoile est bloquée dans un mouvement orbital avec un trou noir dormant d’une masse exceptionnellement élevée. Les deux sont séparés par une distance qui va de la distance entre le soleil et Neptune à leur plus grande distance et notre étoile et Jupiter à leur plus proche.
« C’est une véritable licorne », a déclaré dans un communiqué Pasquale Panuzzo, chercheur principal du CNRS, Observatoire de Paris en France. « C’est le genre de découverte qu’on fait une fois dans sa vie de chercheur. Jusqu’à présent, des trous noirs de cette taille n’ont été détectés que dans des galaxies lointaines par la collaboration LIGO-Virgo-KAGRA, grâce à l’observation des ondes gravitationnelles. »
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Grâce à la sensibilité de Gaia, le Black Hole Task Force a également pu imposer des contraintes sur la masse de Gaia-BH3, constatant qu’il possédait 33 masses solaires.
« Gaia-BH3 est le tout premier trou noir dont nous avons pu mesurer la masse avec autant de précision », a déclaré Tsevi Mazeh, scientifique et membre de la collaboration Gaia à l’Université de Tel Aviv. « La masse de l’objet, 30 fois supérieure à celle de notre soleil, est typique des estimations dont nous disposons pour les masses des trous noirs très éloignés observés par les expériences sur les ondes gravitationnelles. Les mesures de Gaia fournissent la première preuve incontestable que [stellar-mass] des trous noirs aussi lourds existent. »
Cependant, le système Gaia-BH3 ne manquera pas d’intéresser les scientifiques au-delà de sa proximité avec la Terre et de la masse de son trou noir.
L’étoile de ce système est une étoile sous-géante qui est environ cinq fois plus grande que le soleil avec 15 fois sa luminosité, bien qu’elle soit plus froide et moins dense que notre étoile. L’étoile compagnon Gaia-BH3 est principalement composée d’hydrogène et d’hélium, les deux éléments les plus légers de l’univers, dépourvus d’éléments plus lourds, que les astronomes appellent (de manière quelque peu déroutante) « métaux ».
Le fait que cette étoile soit « pauvre en métaux » suggère que l’étoile qui s’est effondrée et est morte pour créer Gaia-BH3 manquait également d’éléments plus lourds. Les étoiles pauvres en métaux devraient perdre plus de masse que leurs homologues plus riches en métaux au cours de leur vie, c’est pourquoi les scientifiques se demandent si elles peuvent maintenir une masse suffisante pour donner naissance à des trous noirs. Gaia-BH3 représente le premier indice selon lequel les étoiles pauvres en métaux peuvent effectivement le faire.
« La prochaine publication de données de Gaia devrait en contenir beaucoup plus, ce qui devrait nous aider à « voir » davantage « la matrice » et à comprendre comment se forment les trous noirs stellaires dormants », a conclu Seabroke.
Les recherches de l’équipe ont été publiées aujourd’hui (16 avril) dans la revue Astronomy & Astrophysics.