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 ce 27 novembre.

 

 

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”.

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.

---

 

Il y a quelques jours :

des astronomes découvrent une galaxie avec trois trous noirs supermassifs en son centre

 

La galaxie NGC 6240 est un véritable casse-tête pour les astronomes. Pendant longtemps, ils ont estimé qu’elle était lerésultatd’une fusion entre deux galaxies. En témoignait sa forme particulière. Mais une nouvelle étude des universités de Göttingen et de Potsdam (Allemagne), publiée dans la revue Astronomy and Astrophysics fin octobre, démontre que cet ensemble d’étoiles, de gaz, de poussières et de vide provient finalement de la collision de trois galaxies.

On estime qu’au centre de toutes les grandes galaxies se trouve un trou noir, des millions de fois plus massif que notre Soleil. Et NGC 6240 concentrerait en effet trois trous noirs supermassifs, proches les uns des autres, en son centre. Un phénomène inédit, pour le moment jamais découvert ailleurs dans l’Univers.

Des technologies de pointe

Bien qu’à environ 300 millions d’années lumière de la Terre, la galaxie avait déjà été étudiée de manière approfondie. Toutefois, c’est l’utilisation du Very Large Telescope (VLT) — ou Très Grand Télescope — de l’Observatoire européen austral (ESO), ainsi que du spectrographe 3D MUSE qui a permis de scruter NGC 6240 avec plus de précision qu’auparavant. Et ainsi de révéler ces trois trous noirs supermassifs. Les nouvelles observations montrent en effet que l’objet céleste du Sud était en réalité constitué de deux trous : S1 et S2. Ce troisième élément n’avait pas été détecté car, en autre, seuls deux des trous absorbent activement de la matière, tandis que le troisième est dit “dormant”.

 

 

 

“Jusqu’à présent, une telle concentration de trois trous noirs supermassifs n’avait jamais été découverte dans l’Univers, assure le Dr Peter Weilbacher de l’Institut d’astrophysique de Leibniz à Potsdam. Les nouvelles recherches fournissent la preuve d’un processus de fusion simultané de trois galaxies avec leurs trous noirs centraux.”

Comprendre la formation des galaxies

Plus encore qu’une manifestation méconnue, la découverte de ce triple système est d’une importance fondamentale pour mieux comprendre la formation des galaxies, particulièrement des plus grandes et des plus massives — comme par exemple la Voie lactée. Pour le moment, les scientifiques n’arrivaient pas à expliquer comment ces dernières peuvent se créer. Car en 14 milliards d’années — date de la naissance de l’Univers et du Big Bang— elles n’ont pas eu suffisamment de temps pour se forme, même en tenant compte de la fusion de deux galaxies.

Mais si trois galaxies peuvent fusionner simultanément, à l’instar de NGC 6240, cela peut changer la donne et expliquer l’existence d’énormes assemblages. “Si, toutefois, des processus de fusion simultanés de plusieurs galaxies avaient lieu, alors les plus grandes galaxies dotées de trous noirs supermassifs centraux pourraient évoluer beaucoup plus rapidement”, confirme dans un communiqué Peter Weilbacher.

Une puissance incroyable

D’après les chercheurs, NGC 6240 est probablement sur le point de terminer son processus de fusion. Cela peut cependant encore prendre plus d’un milliard d’années. Chacun des trois trous noirs a une masse de 90 millions de fois celle de notre Soleil. Ils finiront par se fondre en un gigantesque ensemble, lourd comme 270 millions de soleils. Lorsque cela se produira, dans un avenir (très) lointain, cette fusion générera de très puissantes ondes gravitationnelles. En attendant, des objets célestes similaires pourront encore être démasqués, et de nouveaux systèmes de fusion découverts.