Découverte d'un trou noir se cachant dans un amas d'étoiles

Publié par Adrien le 12/11/2021 à 09:00
Source: ESO
Grâce au Very Large Telescope de l'Observatoire Européen Austral (VLT de l'ESO), des astronomes ont découvert un petit trou noir à l'extérieur de la Voie Lactée en observant comment il influence le mouvement d'une étoile située dans son voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la...) immédiat. C'est la première fois que cette méthode de détection est utilisée pour révéler la présence d'un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense...) en dehors de notre galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...). Cette méthode pourrait s'avérer déterminante pour dévoiler les trous noirs cachés dans la Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois...) et les galaxies voisines, et contribuer à faire la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) sur la formation et l'évolution de ces objets mystérieux.


Le trou noir récemment découvert a été repéré dans NGC 1850, un amas de milliers d'étoiles situé à environ 160 000 années-lumière dans le Grand Nuage de Magellan (Le Grand Nuage de Magellan (Large Magellanic Cloud ou LMC en anglais) est une galaxie naine...), une galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...) voisine de la Voie lactée.

"Un peu à la manière de Sherlock Holmes traquant une bande de criminels à partir de leurs faux pas, nous examinons chaque étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...) de cet amas avec une loupe (Une loupe est un instrument d'optique subjectif constitué d'une lentille convexe permettant...) dans une main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à...), en essayant de trouver des preuves de la présence de trous noirs, mais sans les voir directement", explique Sara Saracino, de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) en astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche...) de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) John Moores de Liverpool, au Royaume-Uni, qui a dirigé les recherches dont la publication a été acceptée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. "Le résultat présenté ici ne représente qu'un seul des criminels recherchés, mais quand on en a trouvé un, on est bien parti pour en découvrir beaucoup d'autres, dans différents amas."

Ce premier "criminel" traqué par l'équipe s'est avéré être environ 11 fois plus massif (Le mot massif peut être employé comme :) que notre Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...). L'élément déclencheur (En programmation procédurale, un déclencheur (trigger en anglais) est un dispositif...) qui a mis les astronomes sur la piste de ce trou noir est l'influence gravitationnelle qu'il exerce sur l'étoile de cinq masses solaires en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de lui.

Les astronomes ont déjà repéré de tels petits trous noirs de "masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la...)" dans d'autres galaxies en détectant les rayons X émis lorsqu'ils avalent de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...), ou les ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) gravitationnelles générées lorsque les trous noirs entrent en collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de...) entre eux ou avec des étoiles à neutrons.

Cependant, la plupart des trous noirs de masse stellaire ne révèlent pas leur présence par les rayons X ou les ondes gravitationnelles. "La grande majorité d'entre eux ne peuvent être dévoilés que de manière dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...)", explique Stefan Dreizler, membre de l'équipe basé à l'université de Göttingen (L’université de Göttingen (la graphie en français Gottingue est possible,...) en Allemagne. " Lorsqu'ils forment un système avec une étoile, ils affectent son mouvement de manière subtile mais détectable, et nous pouvons alors les trouver en utilisant des instruments très perfectionnés. "

Cette méthode dynamique utilisée par Sara Saracino et son équipe pourrait permettre aux astronomes de trouver beaucoup plus de trous noirs et contribuer à percer leurs mystères. "Chaque détection que nous faisons sera importante pour notre compréhension future des amas stellaires et des trous noirs qu'ils contiennent", déclare Mark Gieles, co-auteur de l'étude, de l'Université de Barcelone (Barcelone (Barcelona en catalan et en castillan) est une commune de Catalogne - Espagne, située...), en Espagne.

La détection dans NGC 1850 marque la première fois qu'un trou noir a été trouvé dans un jeune amas d'étoiles (l'amas n'a qu'environ 100 millions d'années, un clin d'oeil à l'échelle astronomique). L'utilisation de leur méthode dynamique dans des amas d'étoiles similaires pourrait permettre de découvrir encore plus de jeunes trous noirs et de jeter un nouvel éclairage sur leur évolution. En les comparant avec des trous noirs plus grands et plus matures dans des amas plus anciens, les astronomes seraient en mesure de comprendre comment ces objets grandissent en se nourrissant d'étoiles ou en fusionnant avec d'autres trous noirs. En outre, l'étude des caractéristiques démographiques des trous noirs dans les amas d'étoiles améliore notre compréhension de l'origine des sources d'ondes gravitationnelles.

Pour mener à bien leur recherche, les membres de l'équipe ont utilisé les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) recueillies pendant deux ans avec l'instrument MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) installé au VLT de l'ESO, situé dans le désert (Le mot désert désigne aujourd’hui une zone stérile ou peu propice à la...) chilien d'Atacama. "MUSE nous a permis d'observer des zones très encombrées, comme les régions les plus internes des amas stellaires, en analysant la lumière de chaque étoile à proximité. Le résultat net est une information sur des milliers d'étoiles en une seule fois, au moins 10 fois plus qu'avec n'importe quel autre instrument", explique le co-auteur Sebastian Kamann, un expert de longue date de MUSE basé à l'Astrophysics Research Institute de Liverpool. L'équipe a ainsi pu repérer l'étoile spécifique dont le mouvement particulier signalait la présence du trou noir. Les données de l'Optical Gravitational Lensing Experiment de l'université de Varsovie et du télescope spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en...) de la NASA/ESA leur ont permis de mesurer la masse du trou noir et de confirmer leurs conclusions.

L'Extremely Large Telescope (ELT) de l'ESO au Chili, dont l'exploitation devrait commencer dans le courant de la décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix »...), permettra aux astronomes de trouver encore plus de trous noirs cachés. "L'ELT va définitivement révolutionner ce domaine", déclare Sara Saracino. "Il nous permettra d'observer des étoiles beaucoup plus faibles dans le même champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de vision, ainsi que de rechercher des trous noirs dans des amas globulaires situés à des distances beaucoup plus grandes."
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