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Un trou noir identifié autour d’une géante bleu dans une galaxie voisine

Une illustration d'une étoile bleue chaude et d'un trou noir dans un système binaire. Crédits : ESO/L. Calçada

Une équipe d’experts connus pour démystifier les découvertes de trous noirs en a découvert un dormant dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie voisine de la Voie lactée. L’objet de masse stellaire évolue autour d’une énorme étoile bleue. Les détails de l’étude sont publiés dans la revue Nature Astronomy.

Un trou noir dormant extragalactique

Les trous noirs dormants (qui ne se nourrissent pas activement de matière) devraient être très communs dans l’Univers, mais de par leur nature, ces objets sont très difficiles à trouver, d’où l’intérêt de cette nouvelle découverte. « Nous avons identifié une aiguille dans une botte de foin« , résume ainsi Tomer Shenar, astrophysicien à l’Université d’Amsterdam aux Pays-Bas, dans un communiqué.

Rappelons qu’il existe trois types de trous noirs. D’une part, nous avons ceux de masse stellaire issus de l’effondrement sur elles-mêmes d’étoiles massives. De l’autre côté du baromètre, vous retrouverez les « supermassifs », dont la masse peut atteindre plusieurs millions, voire plusieurs milliards de masses solaires. Et enfin, vous avez les trous noirs dits « intermédiaires » qui se situent entre les deux. Notre nouvel ami appartient à la première catégorie.

Tomer Shenar et son équipe ont identifié ce trou noir dans la nébuleuse de la Tarentule. Il s’agit d’une région de formation d’étoiles située dans le Grand Nuage de Magellan, une petite galaxie voisine de la Voie lactée. L’objet, aussi massif que neuf soleils, orbite autour d’une énorme étoile bleue d’une masse équivalente à vingt-cinq fois la masse de notre propre étoile. Le duo forme un système binaire qui a été baptisé VFTS 243.

Malgré le fait que les trous noirs dormants devraient être très nombreux, il s’agit de la première détection sans ambiguïté de l’un de ces objets de masse stellaire en dehors de notre Galaxie.

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Une image composite de la nébuleuse de la tarentule. Crédits : ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Une étoile disparue sans laisser de trace

Ce trou noir est également intéressant pour une autre raison. Les trous noirs de masse stellaire se forment généralement lorsque les étoiles massives s’effondrent sur elles-mêmes à cause du manque de carburant, qui permet de soutenir la fusion nucléaire. Cet événement est généralement accompagné d’une explosion cosmique massive appelée supernova qui emporte les couches externes de l’étoile et ensemence l’Univers de ses éléments.

Ici, la situation semble différente. Si les chercheurs sont convaincus par la présence de ce trou noir dormant, ils n’ont cependant repéré aucune trace visible d’une supernova accompagnant l’effondrement de l’étoile. « L’étoile qui a formé le trou noir dans VFTS 243 semble s’être entièrement effondrée, sans aucun signe d’une explosion précédente« , note Tomer Shenar. « Des preuves de ce scénario d' »effondrement direct » sont apparues récemment, mais notre étude fournit sans doute l’une des indications les plus directes. Cela a d’énormes implications pour l’origine des fusions de trous noirs dans le cosmos« .

La découverte d’un tel trou noir par cette équipe en particulier est également ironique. Ces membres de la « police des trous noirs », comme on les appelle dans la communauté des astronomes, travaillent en effet généralement à réfuter l’existence de trous noirs potentiels plutôt qu’à les confirmer.