La Voie Lactée contient un trou noir massif récemment découvert qui se cache près de la Terre ! Ce géant endormi a été découvert par le 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 étoile massive manque de carburant et s’effondre. Cette nouvelle découverte constitue une étape importante, car elle représente la première fois qu’un grand trou noir de cette origine est découvert près de la Terre.
Le trou noir de masse stellaire, appelé 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 le binaire des 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 stellaire moyen de 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 d'environ 9,6 fois celle du Soleil, ce qui le rend beaucoup 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 », a déclaré George Seabrook, scientifique au Mullard Space Science Laboratory de l'University College de Londres et membre du Black Hole Task de Gaia. Forcer. a-t-il déclaré dans un communiqué envoyé à Space.com. « Dans notre cas, la « matrice » est l’ensemble des trous noirs stellaires dormants dans notre galaxie, qui nous étaient cachés avant que Gaia ne les découvre. »
Seabrook a ajouté que Gaia BH3 est un indice important sur ce groupe, car il s'agit du trou noir stellaire le plus massif trouvé dans notre galaxie.
Bien entendu, Gaia-BH3 est petit comparé au trou noir supermassif qui domine le cœur de la Voie lactée, Sagittarius 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 par la fusion de trous noirs de plus en plus grands.
Un trou noir géant endormi a fait vaciller un compagnon stellaire
Tous les trous noirs ont une limite extérieure appelée horizon des événements, à laquelle la vitesse de fuite d’un trou noir dépasse la vitesse de la lumière. Cela signifie que l’horizon des événements est une surface unidirectionnelle piégeant 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 qui s’en nourrit progressivement. Parfois, cela signifie qu’un trou noir dans un système binaire extrait la matière d’une étoile compagnon, formant un disque de gaz et de poussière autour d’elle.
L'influence gravitationnelle massive des trous noirs génère d'intenses forces de marée dans la matière environnante, la faisant briller avec la matière détruite et consommée, et émettant des rayons X. De plus, la matière qui n'est pas alimentée par le trou noir peut être dirigée vers ses pôles puis libérée sous forme de jets à une vitesse proche de celle de la lumière, qui s'accompagnent d'une émission de lumière.
Toutes ces émissions lumineuses pourraient permettre aux astronomes d’observer des trous noirs. La question est : comment découvrir les trous noirs « dormants » qui ne se nourrissent pas des gaz et des poussières qui les entourent ? Par exemple, que se passe-t-il si un trou noir de masse stellaire a une étoile compagne, mais que les deux sont trop éloignées pour que le trou noir puisse récupérer la matière stellaire de son partenaire binaire ?
Dans de tels cas, le trou noir et son étoile compagnon gravitent autour d’un point représentant le centre de masse du système. C'est également le cas lorsqu'il orbite autour d'une étoile compagnon légère, comme une autre étoile ou même une planète.
La rotation autour du centre de masse entraîne une oscillation du mouvement de l’étoile, ce que voient 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 peuvent être expliquées par la présence d'une autre étoile ou d'une autre planète, et qui pointent vers un compagnon plus lourd, peut-être un trou noir.
En se concentrant sur une ancienne 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 indique que l'étoile est verrouillée dans un mouvement orbital avec un trou noir inerte de masse exceptionnellement élevée. Ils sont séparés par une distance comprise entre la distance entre le Soleil et Neptune à leur plus large et entre notre étoile et Jupiter à leur plus proche.
« C'est un véritable rhinocéros », a déclaré le chercheur principal Pascual Panozzo du Centre national de la recherche scientifique de l'Observatoire de Paris en France dans un communiqué. « C'est le genre de découverte que l'on fait une fois dans sa vie de chercheur. Jusqu'à présent, des trous noirs de cette taille n'ont été découverts que dans des galaxies lointaines grâce à 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 possède 33 masses solaires.
« Gaia-BH3 est le premier trou noir dont nous pouvons mesurer la masse avec une grande précision », a déclaré Tzivi Mazi, scientifique et membre de la collaboration Gaia à l'Université de Tel Aviv. « La masse de l'objet est 30 fois supérieure à la masse de notre Soleil, ce qui est typique des estimations dont nous disposons de la masse de trous noirs très éloignés observés grâce à des expériences sur les ondes gravitationnelles. Les mesures de Gaia en fournissent la première preuve incontestable. [stellar-mass] Des trous noirs aussi massifs existent.
Cependant, le système Gaia-BH3 devrait intéresser beaucoup 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 environ cinq fois plus grande que le Soleil et 15 fois plus brillante, bien qu’elle soit plus froide et moins dense que notre étoile. L’étoile compagnon Gaia-BH3 est composée principalement d’hydrogène et d’hélium, les deux éléments les plus légers de l’univers, et manque 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 former Gaia-BH3 manquait également d’éléments plus lourds. Les étoiles pauvres en métaux devraient perdre plus de masse que leurs homologues riches en métaux au cours de leur vie. Les scientifiques se demandent donc si elles peuvent conserver une masse suffisante pour donner naissance à des trous noirs. Gaia-BH3 représente la première indication que les étoiles pauvres en métaux peuvent réellement faire cela.
« La prochaine publication de données de Gaia devrait contenir encore plus de données, ce qui nous aidera à mieux voir le réseau et à comprendre comment se forment les trous noirs stellaires dormants », a conclu Seabrook.
Les recherches de l'équipe ont été publiées aujourd'hui (16 avril) dans la revue Astronomie et astrophysique.
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