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Le premier trou noir jamais découvert est plus intéressant que prévu

Vue d'artiste du système Cygnus X-1. Crédits : Centre international de recherche en radioastronomie.

Une  étude récente publiée dans la revue Science révèle que le système Cygnus X-1 contient le trou noir de masse stellaire le plus massif jamais détecté sans l’utilisation d’ondes gravitationnelles.

Cygnus X-1 est un système binaire abritant une étoile supergéante, autour de laquelle évolue un trou noir de masse stellaire. Découvert en 1964 grâce à une paire de compteurs Geiger transportés à bord d’une fusée sous-orbitale lancée depuis le Nouveau-Mexique, il s’agit du premier candidat trou noir clairement identifié.

Pour la petite histoire, l’objet avait fait l’objet d’un célèbre pari scientifique entre les physiciens Stephen Hawking et Kip Thorne, Hawking pariant en 1974 que ce n’était pas un trou noir. Finalement, ce dernier concéda sa défaite en 1990.

Récemment, une équipe d’astronomes s’est de nouveau penchée sur l’objet pour obtenir des mesures de parallaxe plus précises. Pour ce faire, les chercheurs ont observé une orbite complète du trou noir autour de la supergéante (environ six jours) grâce au Very Long Baseline Array, un radiotélescope composé de dix antennes paraboliques réparties à travers les États-Unis. Ils ont ensuite comparé ces données avec celles recueillies lors d’observations faites du même système avec le même réseau de télescopes en 2011.

Si nous pouvons voir le même objet à différents endroits, nous pouvons calculer sa distance par rapport à nous en mesurant à quelle distance l’objet semble se déplacer par rapport à l’arrière-plan“, explique James Miller-Jones, de l’Université Curtin. “Si vous tenez votre doigt devant vos yeux et que vous le regardez d’un œil à la fois, vous remarquerez que votre doigt semble sauter d’un endroit à un autre. C’est exactement le même principe“.

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Les astronomes ont observé le système Cygnus X-1 sous différents angles en utilisant l’orbite de la Terre autour du Soleil pour mesurer le mouvement perçu du système par rapport aux étoiles de fond. Crédits : Centre international de recherche en radioastronomie

Plus lointain, plus massif et plus rapide

Grâce à ces travaux, les chercheurs ont pu déterminer que le système est en réalité plus éloigné qu’on ne le pensait : 7 200 années-lumière et non 6 700 années-lumière. Il est également apparu que ce trou noir bougeait plus rapidement que tout autre trou noir trouvé à ce jour. Sa vitesse était très proche de la vitesse de la lumière. Enfin, il est également nettement plus massif.

Le trou noir dans le système Cygnus X-1 a commencé sa vie sous forme d’étoile environ soixante fois la masse du Soleil et s’est effondré il y a des dizaines de milliers d’années”, poursuit le chercheur. “Ces nouvelles observations nous indiquent que le trou noir est aujourd’hui plus de vingt fois plus massif que notre Soleil, soit environ 50% plus lourd par rapport aux estimations précédentes“.

Ce trou noir est d’ailleurs si massif qu’il remet en question la façon ils peuvent se former. Les étoiles perdent en effet régulièrement de la masse à cause des vents stellaires. Pour rendre un trou noir de masse stellaire aussi lourd, nous devons alors réduire la quantité de masse que les étoiles brillantes perdent au cours de leur vie.