Le premier trou noir découvert est beaucoup plus gros qu’il ne l’avait été estimé

L‘image ci-dessous est une représentation artistique du système Cygnus X-1, qui contient le trou noir de masse stellaire le plus massif que nous ayons jamais détecté sans l’utilisation d’ondes gravitationnelles. Ce trou noir massif a une masse 21 fois supérieure à celle du soleil. Cygnus X-1 est l’un des trous noirs les plus proches de la Terre et il a été découvert pour la première fois en 1964.

Image d’entête : Représentation artistique du système Cygnus X-1. (International Centre for Radio Astronomy Research)

Il a été détecté lors du lancement d’une fusée suborbitale depuis le Nouveau-Mexique avec une paire de compteurs Geiger à bord. Il est intéressant de noter que ce trou noir en particulier a fait l’objet d’un pari entre les physiciens Stephen Hawking et Kip Thorne en 1974. Dans ce pari, Hawking a misé sur le fait que l’objet n’était pas un trou noir et il a été forcé de concéder le pari en 1990. Dans les derniers travaux concernant le trou noir, les scientifiques ont utilisé le Very Long Baseline Array, un énorme radiotélescope, avec une technique astucieuse qui mesure la distance dans l’espace.

Le Very Long Baseline Array a été choisi pour l’étude parce qu’il s’agit d’un gigantesque réseau de radiotélescopes de la taille du continent américain, composé de dix antennes paraboliques réparties sur tout le pays. Les chercheurs du projet ont déclaré que le fait de regarder le même objet depuis différents endroits permet de calculer la distance qui nous sépare en mesurant la distance à laquelle l’objet semble se déplacer par rapport à l’arrière-plan. Pendant 6 jours, l’équipe a observé une orbite complète du trou noir et elle a également utilisé des données provenant des observations du même réseau de télescopes en 2011.

Les astronomes ont observé le système Cygnus X-1 sous différents angles en utilisant l’orbite de la Terre autour du Soleil pour mesurer le mouvement perçu du système par rapport aux étoiles de l’arrière-plan. Cela leur a permis d’affiner la distance par rapport au système et donc la masse du trou noir. (International Centre for Radio Astronomy Research)

En utilisant la nouvelle méthode et les nouvelles mesures, l’équipe a constaté que le système est plus éloigné qu’on ne le croyait auparavant et que le trou noir est beaucoup plus massif que prévu. Un chercheur a déclaré que le trou noir était si massif qu’il remettait en question les théories sur la formation des trous noirs. Cygnus X-1 a commencé comme une étoile qui avait environ 60 fois la masse du soleil et qui s’est effondrée il y a des dizaines de milliers d’années.

Il tourne autour d’une étoile compagne, une supergéante, tous les 5 jours et demi, à un cinquième de la distance entre la terre et le soleil. Grâce à ces nouvelles mesures, les chercheurs estiment que le trou noir a plus de 20 fois la masse du soleil, soit 50 % de plus que les estimations précédentes.

Représentation artistique du système Cygnus X-1 comparé avec la masse de notre soleil et l’étoile supergéante (Donor Star) siphonnée par le trou noir. (International Centre for Radio Astronomy Research)

Les mesures montrent également que le trou noir tourne à une vitesse très proche de celle de la lumière, plus vite que tout autre trou noir découvert jusqu’à présent.

Une animation présentant le système Cygnus X-1. (International Centre for Radio Astronomy Research)

L’étude publiée dans Science : Cygnus X-1 contains a 21–solar mass black hole—Implications for massive star winds et présentée sur le site de l’International Centre for Radio Astronomy Research : First black hole ever detected is more massive than we thought.