Des astronomes découvrent le plus grand trou noir stellaire de notre galaxie et il est proche de la Terre
Le plus grand trou noir stellaire de la Voie lactée a été découvert par la mission Gaia de l’Agence spatiale européenne. Et il est très proche de la Terre.
Image d’entête : visualisation de l’orbite du système Gaia BH3 dans la Voie lactée. (ESA/ Gaia/ DPAC. Remerciements : Stefan Jordan avec Gaia Sky)
Baptisé Gaia BH3, il pèse 33 fois la masse de notre soleil, soit plus de 50 % de plus que le deuxième plus grand trou noir stellaire, Cygnus X-1, qui pèse 21 masses solaires. Il existe des trous noirs plus grands dans notre galaxie, mais aucun d’entre eux n’a été formé par l’effondrement du cœur d’une étoile massive.
Par exemple, Sagittarius A*, le trou noir supermassif situé au centre de la Voie lactée, est estimé à environ 4,2 millions de fois la masse du Soleil. Les astronomes ont également découvert plusieurs trous noirs de masse intermédiaire, dont la masse varie de quelques centaines à des dizaines de milliers de fois celle du Soleil. Ces trous noirs sont trop grands pour être issus de l’effondrement d’une étoile. La façon dont ils se sont formés reste cependant un mystère.
Emplacement des trois premiers trous noirs découverts par la mission Gaia de l’ESA dans la Voie lactée. (ESA/ Gaia/ DPAC)
BH3 comparé aux trous noirs stellaires les plus proches (à gauche) et les plus massifs (au milieu) de la Voie lactée. (ESO/M. Kornmesser)
Comme tous les trous noirs, la gravité de Gaia BH3 est si forte que la lumière ne peut échapper à son attraction, ce qui signifie qu’il est impossible de l’observer directement. Il a été repéré dans les données de Gaia en raison des « oscillations » qu’il a provoquées sur une étoile en orbite autour de l’objet. BH3 est remarquablement proche : c’est le deuxième trou noir confirmé comme étant le plus proche de la Terre. Il se trouve à 2 000 années-lumière de distance, dans la constellation de l’Aquila. La découverte du trou noir est détaillée dans une étude publiée cette semaine (lien plus bas).
Zoom sur le système binaire Gaia BH3. Une partie de l’orbite très large de l’étoile géante compagne est représentée en violet. L’orbite violette intérieure est celle du trou noir « Gaia BH3 ». L’étoile compagne et le trou noir orbitent tous deux autour de leur centre de masse mutuel, représenté par la croix verte. Capture d’écran créée à partir de la vidéo ci-dessus. (ESA/ Gaia/ DPAC. Remerciements : Stefan Jordan avec Gaia Sky)
Selon Pasquale Panuzzo, premier auteur et membre de la collaboration Gaia, de l’Observatoire de Paris, qui fait partie du Centre national français de la recherche scientifique (CNRS) :
Personne ne s’attendait à trouver un trou noir de grande masse tapi à proximité, non détecté jusqu’à présent. C’est le genre de découverte que l’on ne fait qu’une fois dans sa vie de chercheur.
Les astronomes ont confirmé l’existence du trou noir à l’aide d’observatoires terrestres. Des trous noirs stellaires de taille similaire ont été repérés en dehors de la Voie lactée grâce à différentes méthodes.
Cette vidéo décrit l’orbite galactique du trou noir Gaia 3 ou Gaia BH3. (ESA)
Les astrophysiciens pensent que ces grands trous noirs stellaires se forment à partir d’étoiles contenant de petites quantités d’éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium. Ces étoiles dites « pauvres en métaux » (étoiles de « Population II ») conservent leur grande taille à l’approche de la fin de leur vie, ce qui signifie qu’elles peuvent produire des trous noirs de grande masse lorsqu’elles meurent. Jusqu’à présent, il n’existait pas de preuve directe du lien entre les étoiles pauvres en métaux et les trous noirs stellaires massifs.
Les étoiles qui forment des paires ont tendance à avoir des compositions similaires. L’équipe a pu déterminer que l’étoile qui a formé BH3 devait être pauvre en métaux, car son étoile compagne est pauvre en éléments lourds, comme prévus.
L’étude publiée dans Astronomy & Astrophysics : Discovery of a dormant 33 solar-mass black hole in pre-release Gaia astrometry et présentée sur le site de de l’Agence spatiale européenne : Sleeping giant surprises Gaia scientists et le CNRS : Découverte d’un trou noir stellaire de masse record au sein de notre Galaxie.