Un gigantesque trou noir découvert dans notre galaxie

“Les trous noirs d’une telle masse ne devraient même pas exister dans notre galaxie”. C’est ce qu’a déclaré l’astronome Jifeng Liu, de l’Observatoire national chinois d’astronomie, après une découverte des plus surprenantes. Une méthode de recherche des trous noirs a permis d’en identifier un… au sein même de la Voie lactée ! Dénommé LB-1, sa masse stellaire atteint 68 fois la masse du Soleil. Mais selon les modèles, cette taille est inconcevable — du moins pour notre galaxie. Ces recherches inédites sont décrites dans la revue Nature du 27 novembre 2019.

À 15 000 années-lumières

Les trous noirs qui accumulent activement de la matière sont observables, car ils brillent sur plusieurs longueurs d’onde du spectre. Au contraire, lorsqu’ils sont dits “dormants”, ils sont littéralement invisibles et ne dégagent aucun rayonnement détectable : pas de lumière, pas d’ondes radio, pas de rayons X, rien. Toutefois, cela ne signifie pas qu’ils ne peuvent être détectés. La méthode de la vitesse radiale, notamment, identifie les trous noirs à l’aide des objets célestes émettant de la lumière qui gravitent autour d’eux.

L’équipe de l’astronome Jifeng Liu utilisait le The Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopic Telescope (LAMOST) à la recherche de ces étoiles vacillantes. Ils sont finalement tombés sur un astre rare, une “étoile bleue de la séquence principale” située à 15 000 années-lumières de la Terre. Il a ensuite fallu des observations des puissants télescopes Gran Telescopio Canarias (Espagne) et Keck Observatory (États-Unis) pour révéler la nature étonnante de ce que les scientifiques avaient découvert : une étoile de 35 millions d’années, pesant huit fois la masse du Soleil… Et surtout en rotation autour d’un trou noir, dans un cycle de 79 jours et une orbite “étonnamment circulaire”.

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L’histoire de sa formation intrigue

Cette révélation est un véritable casse-tête pour les scientifiques. En fait, la composition chimique des plus grosses étoiles de notre galaxie suggère qu’elles perdent une grande partie de leur masse à la fin de leur vie, juste avant que le noyau de l’étoile ne s’effondre et forme un trou noir. Les astres les plus lourds mettent fin à leur vie dans ce qu’on appelle une supernova, si bien que leur noyau est complètement “effacé”. Le trou noir a alors une masse inférieure à 50 à 60 fois celle du Soleil. “LB-1 est deux fois plus massive que ce que nous pensions possible”, indique Jifeng Liu. Il n’a donc pas pu être créé lors d’une supernova. “Maintenant, les théoriciens devront relever le défi d’expliquer sa formation.”

Une première théorie suggère que LB-1 serait le résultat de la collision de deux trous noirs. Cet ensemble aurait ensuite “capturé” l’étoile bleue. Dans ce scénario, néanmoins, l’orbite circulaire de son compagnon n’est pas cohérente : une capture produirait une orbite elliptique. Le temps aurait pu la lisser, mais cela prendrait bien plus de temps que 35 millions d’années. Une autre possibilité consiste en une supernova “de repli”. Des éléments, éjectés de l’étoile mourante, seraient retombés immédiatement pendant la formation du trou noir. Pour l’instant, il n’existe aucune preuve confirmant ou infirmant ces synopsis.

Dans tous les cas, LB-1 est soudainement devenu l’un des objets les plus intéressants de la Voie Lactée, car il oblige les chercheurs à réexaminer les modèles de formation des trous noirs. Ces objets célestes ne cessent d’étonner les scientifiques. Il y a quelques jours, ils découvraient pour la première fois une galaxie avec trois trous noirs supermassifs en son centre, ce qu’ils ne pensaient pas être possible non plus.

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