Un trou noir massif a été repéré à moins de 2 000 années-lumière de la Terre

Des astronomes ont découvert le plus grand trou noir stellaire connu de la Voie lactée après avoir observé une oscillation inhabituelle dans l'espace.

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Le soi-disant « géant endormi », appelé Gaia BH3, a une masse équivalente à environ 33 fois celle de notre Soleil et est situé à 1 926 années-lumière dans la constellation de l’Aquila, ce qui en fait le deuxième trou noir connu le plus proche de la Terre. . Le trou noir le plus proche est Gaia BH1, situé à environ 1 500 années-lumière et dont la masse est environ 10 fois supérieure à celle de notre Soleil.

Les astronomes ont découvert le trou noir en parcourant les observations prises par le télescope spatial Gaia de l'Agence spatiale européenne afin de communiquer les données à venir à la communauté scientifique. Les chercheurs ne s'attendaient pas à trouver quoi que ce soit, mais un mouvement étrange – provoqué par l'influence gravitationnelle de Gaia BH3 sur un compagnon proche – a attiré leur attention.

De nombreux trous noirs « dormants » n’ont pas de compagnon suffisamment proche pour se nourrir, ils sont donc difficiles à détecter et ne génèrent aucune lumière. Mais d’autres trous noirs stellaires extraient de la matière des étoiles compagnes, et cet échange de matière libère des rayons X brillants qui peuvent être observés avec des télescopes.

Le mouvement d'oscillation d'une ancienne étoile géante de la constellation de l'Aquila a révélé qu'elle était dans une danse orbitale avec un trou noir dormant, le troisième trou noir dormant observé par Gaia.

Les chercheurs ont utilisé le très grand télescope de l'Observatoire européen austral dans le désert d'Atacama au Chili et d'autres observatoires au sol pour confirmer la masse de Gaia BH3, et leur étude a également fourni de nouveaux indices sur la façon dont ces trous noirs massifs apparaissent. Les résultats sont parus mardi dans le journal Astronomie et astrophysique.

« Personne ne s'attendait à trouver un trou noir de grande masse à proximité, et il n'a pas encore été découvert », a déclaré l'auteur principal de l'étude, Pasquale Panozzo, astronome à l'Observatoire de Paris, qui fait partie du Centre national de la recherche scientifique et scientifique. membre de la collaboration Gaia. Dans la situation actuelle. « C’est le genre de découverte que l’on fait une fois dans sa vie de chercheur. »

Secrets d'étoiles anciennes

Le titre du trou noir le plus massif de notre galaxie reviendra toujours à Sagittaire A*, le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée, qui a une masse d'environ 4 millions de fois celle du Soleil, mais c'est parce que c'est un trou noir supermassif. Un trou noir supermassif, pas un trou noir stellaire.

Le processus par lequel les trous noirs supermassifs se forment n'est pas bien compris, mais une théorie suggère que cela se produit Quand d’immenses nuages ​​cosmiques s’effondrent. Les trous noirs stellaires se forment lorsque les étoiles massives meurent. Ainsi, Gaia BH3 est le trou noir le plus massif de notre galaxie, formé à la suite de la mort d'une étoile massive.

La masse des trous noirs stellaires observés à travers la Voie lactée est en moyenne environ 10 fois supérieure à la masse du Soleil. Jusqu'à la découverte de Gaia BH3, le plus grand trou noir stellaire connu de notre galaxie était Cygnus X-1, qui a une masse 21 fois supérieure à celle du Soleil. Bien que Gaia BH3 soit une découverte exceptionnelle au sein de notre galaxie selon les normes des astronomes, sa masse est similaire à celle des objets de galaxies très lointaines.

Les scientifiques pensent que des trous noirs stellaires avec des masses comme Gaia BH3 se sont formés lorsque des étoiles pauvres en métaux se sont effondrées. On pense que ces étoiles, dont l’hydrogène et l’hélium sont les éléments les plus lourds, perdent moins de masse au cours de leur vie, de sorte qu’elles contiennent finalement plus de matière pouvant donner naissance à un trou noir de masse élevée.

Mais les astronomes n’ont pas pu trouver de preuves reliant directement les trous noirs de masse élevée aux étoiles pauvres en métaux jusqu’à ce qu’ils trouvent Gaia BH3.

Les étoiles doubles ont tendance à avoir une composition similaire, selon les auteurs de l’étude. Conformément aux attentes, les chercheurs ont découvert que l'étoile en orbite autour de Gaia BH3 était pauvre en métaux, ce qui signifie que l'étoile qui a formé Gaia BH3 était très probablement la même.

« Ce qui m'étonne, c'est que la composition chimique du compagnon est similaire à celle que l'on trouve dans les anciennes étoiles pauvres en métaux de la galaxie », Elisabetta Cavao, co-auteur de l'étude et membre de la collaboration Gaia à l'Observatoire de Paris. , a déclaré dans un communiqué.

L'étoile en orbite autour de Gaia BH3 s'est probablement formée au cours des deux premiers milliards d'années qui ont suivi la création de l'univers par le Big Bang, il y a 13,8 milliards d'années. La trajectoire de l'étoile, qui se déplace dans la direction opposée à celle de nombreuses étoiles du disque galactique de la Voie lactée, indique qu'elle faisait partie d'une petite galaxie qui a fusionné avec la Voie lactée il y a plus de 8 milliards d'années.

L’équipe espère désormais que la recherche permettra à d’autres astronomes d’étudier l’énorme trou noir et de révéler davantage de ses secrets sans avoir à attendre le reste des données de Gaia, dont la publication est prévue fin 2025.

« Il est impressionnant de voir l'impact transformateur de Gaia sur l'astronomie et l'astrophysique », a déclaré Carol Mundell, directrice scientifique de l'ESA, dans un communiqué. « Ses découvertes vont bien au-delà de l’objectif initial de la mission, qui était de créer une carte multidimensionnelle extrêmement précise de plus d’un milliard d’étoiles dans toute la Voie lactée. »