Un trou noir exotique considéré comme une « aiguille dans une botte de foin »

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WASHINGTON – Des astronomes ont repéré dans une galaxie adjacente à notre Voie lactée ce qu’ils appellent une « aiguille dans une botte de foin » cosmique – un trou noir qui non seulement est classé comme dormant mais semble être né sans l’explosion d’une étoile mourante.

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Les chercheurs ont déclaré lundi que celui-ci diffère de tous les autres trous noirs connus en ce qu’il est « silencieux aux rayons X » – n’émettant pas de rayonnement X puissant indiquant qu’il engloutit les matériaux à proximité avec sa forte attraction gravitationnelle – et qu’il n’est pas né dans une explosion stellaire appelée supernova.

Les trous noirs sont des objets extraordinairement denses avec une gravité si intense que même la lumière ne peut s’en échapper.

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Celui-ci, d’une masse au moins neuf fois supérieure à notre soleil, a été détecté dans la région de la nébuleuse de la Tarentule de la galaxie du Grand Nuage de Magellan et se situe à environ 160 000 années-lumière de la Terre. Une année-lumière est la distance parcourue par la lumière en un an, soit 9,5 billions de kilomètres.

Une étoile bleue extrêmement lumineuse et chaude avec une masse d’environ 25 fois celle du soleil orbite avec ce trou noir dans un mariage stellaire. Ce soi-disant système binaire s’appelle VFTS 243. Les chercheurs pensent que l’étoile compagne finira également par devenir un trou noir et pourrait fusionner avec l’autre.

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Les trous noirs dormants, considérés comme relativement courants, sont difficiles à détecter car ils interagissent très peu avec leur environnement. De nombreux candidats proposés auparavant ont été démystifiés par une étude plus approfondie, y compris par des membres de l’équipe qui a découvert celui-ci.

« Le défi consiste à trouver ces objets », a déclaré Tomer Shenar, chercheur en astronomie à l’Université d’Amsterdam, auteur principal de l’étude publiée dans la revue Astronomie naturelle. « Nous avons identifié une aiguille dans une botte de foin. »

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« C’est le premier objet de ce type découvert après que les astronomes aient cherché pendant des décennies », a déclaré l’astronome et co-auteur de l’étude Kareem El-Badry du Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics.

Les chercheurs ont utilisé six années d’observations du Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral basé au Chili.

Il existe différentes catégories de trous noirs. Les plus petits, comme celui qui vient d’être détecté, sont des trous noirs dits de masse stellaire formés par l’effondrement d’étoiles individuelles massives à la fin de leur cycle de vie. Il existe également des trous noirs de masse intermédiaire ainsi que les énormes trous noirs supermassifs résidant au centre de la plupart des galaxies.

« Les trous noirs sont des objets intrinsèquement sombres. Ils n’émettent aucune lumière. Par conséquent, pour détecter un trou noir, nous examinons généralement des systèmes binaires dans lesquels nous voyons une étoile lumineuse se déplacer autour d’un deuxième objet non détecté », a déclaré la co-auteure de l’étude Julia Bodensteiner, chercheuse postdoctorale à l’European Southern Observatoire de Munich.

On suppose généralement que l’effondrement d’étoiles massives dans des trous noirs est associé à une puissante explosion de supernova. Dans ce cas, une étoile d’environ 20 fois la masse de notre soleil a soufflé une partie de sa matière dans l’espace dans son agonie, puis s’est effondrée sur elle-même sans explosion.

La forme de son orbite avec son compagnon offre la preuve de l’absence d’explosion.

« L’orbite du système est presque parfaitement circulaire », a déclaré Shenar.

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Si une supernova s’était produite, la force de l’explosion aurait donné un coup de pied au trou noir nouvellement formé dans une direction aléatoire et aurait produit une orbite elliptique plutôt que circulaire, a ajouté Shenar.

Les trous noirs peuvent être impitoyablement voraces, engloutissant n’importe quel matériau – gaz, poussière et étoiles – errant dans leur attraction gravitationnelle.

« Les trous noirs ne peuvent être impitoyablement voraces que s’il y a quelque chose d’assez proche d’eux qu’ils peuvent dévorer. Habituellement, nous les détectons s’ils reçoivent du matériel d’une étoile compagne, un processus que nous appelons l’accrétion », a déclaré Bodensteiner.

Shenar a ajouté: «Dans les systèmes de trous noirs dits dormants, le compagnon est suffisamment éloigné pour que le matériau ne s’accumule pas autour du trou noir pour se réchauffer et émettre des rayons X. Au lieu de cela, il est immédiatement avalé par le trou noir.