Le plus grand trou noir stellaire découvert à ce jour dans notre galaxie

Hibou Gourou

Les trous noirs sont généralement de deux tailles : grands et très gros. Comme ils sont si denses, ils sont mesurés en termes de masse plutôt que de taille, et les astronomes appellent ces deux groupes de trous noirs de masse stellaire (comme dans l'équivalent de la masse du soleil) et de trous noirs supermassifs. La raison pour laquelle il n’y a pratiquement pas de trous noirs de masse intermédiaire est une question constante dans la recherche en astronomie, et les trous noirs de masse stellaire les plus massifs connus dans notre galaxie ont tendance à avoir jusqu’à 20 fois la masse du soleil. Récemment, cependant, les astronomes ont découvert un trou noir de masse stellaire beaucoup plus grand, pesant 33 fois la masse du soleil.

Non seulement cette nouvelle découverte est le trou noir stellaire le plus massif découvert dans notre galaxie à ce jour, mais il est aussi étonnamment proche de nous. Situé à seulement 2 000 années-lumière, c’est l’un des trous noirs connus les plus proches de la Terre.

"Personne ne s'attendait à trouver un trou noir de grande masse caché à proximité, non détecté jusqu'à présent", a déclaré le chercheur principal Pasquale Panuzzo du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) à l'Observatoire de Paris – PSL, France, dans un communiqué . « C’est le genre de découverte que l’on fait une fois dans sa vie de chercheur. »

Les astronomes ont découvert le trou noir stellaire le plus massif de notre galaxie, grâce au mouvement d’oscillation qu’il induit sur une étoile compagnon. Cette vue d’artiste montre les orbites de l’étoile et du trou noir, baptisés Gaia BH3, autour de leur centre de masse commun. Ces oscillations ont été mesurées sur plusieurs années avec la mission Gaia de l’Agence spatiale européenne. Des données supplémentaires provenant d’autres télescopes, notamment du Very Large Telescope de l’ESO au Chili, ont confirmé que la masse de ce trou noir est 33 fois supérieure à celle de notre Soleil. La composition chimique de l’étoile compagnon suggère que le trou noir s’est formé après l’effondrement d’une étoile massive contenant très peu d’éléments lourds, ou métaux, comme le prédit la théorie.
Les astronomes ont découvert le trou noir stellaire le plus massif de notre galaxie, grâce au mouvement d’oscillation qu’il induit sur une étoile compagnon. Cette vue d'artiste montre les orbites de l'étoile et du trou noir, baptisés Gaia BH3, autour de leur centre de masse commun. Ces oscillations ont été mesurées sur plusieurs années avec la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne. ESO/L. Calçada/Space Engine (spaceengine.org)

Le trou noir monstre a été découvert à l’aide des données de Gaia, un télescope spatial qui collecte d’énormes quantités de données pour créer une carte 3D de la Voie lactée. Les astronomes ont pu détecter le trou noir même s’ils ne pouvaient pas le voir directement car il fait partie d’une paire binaire et il crée un mouvement d’oscillation sur l’orbite de son étoile compagne.

Pour vérifier leurs résultats, l’équipe a utilisé davantage de données provenant de télescopes au sol comme le Very Large Telescope, qui dispose d’un instrument spectrographe utilisé pour étudier l’étoile compagnon.

Lorsque deux étoiles forment une binaire stellaire, elles ont tendance à être constituées d’un matériau similaire. Ainsi, en étudiant la composition de l’étoile compagne, les chercheurs ont pu découvrir quel type d’étoile était présente avant qu’elle n’arrive en fin de vie et ne s’effondre pour devenir le trou noir. Ils ont découvert qu’il est pauvre en éléments lourds, que les astronomes appellent métaux, et qu’il concorde avec les découvertes d’autres trous noirs stellaires massifs détectés dans d’autres galaxies.

Bien que les données de Gaia soient traditionnellement publiées en gros lots toutes les quelques années, la prochaine publication de données étant prévue pour 2025, les chercheurs ont choisi de partager ces données plus tôt pour donner à d'autres groupes l'opportunité d'étudier ce trou noir massif et proche. L’espoir est qu’il puisse être étudié plus en profondeur par des outils tels que le Very Large Telescope pour en savoir plus si le trou noir se nourrit activement de la matière de son environnement.

La recherche sera publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics .