IC 10 X-1: le trou noir stellaire qui pulvérise le record de masse
Publié par Adrien le 04/11/2007 à 00:00
Source: NASA & Gilbert Javaux - PGJ Astronomie
Illustration: Aurore Simonnet/Sonoma State University/NASA
A l'aide de deux satellites de la NASA, des astronomes ont découvert un trou noir qui évince un record annoncé il y a à peine deux semaines (voir notre news). Le nouveau trou noir, avec une masse de 24 à 33 fois celle de notre Soleil, est le trou noir (Le Trou noir (The Black Hole) est un film de science-fiction réalisé par Gary Nelson, produit par la Walt Disney Pictures et sorti en 1979. L'histoire est inspiré du roman Vingt mille lieues sous les mers de...) connu le plus lourd qui orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre...) d'une autre étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus...).

Le détenteur du record appartient à la catégorie des trous noirs de "masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps...) stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à travers le monde.)". Formés dans l'agonie d'une étoile massive (Le mot massif peut être employé comme :), ils sont plus petits que les monstrueux trous noirs trouvés dans les noyaux galactiques. Le détenteur précédent du record pour le plus grand trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper (à l'exception notable de la...) de masse stellaire est un trou noir de 16 masses solaires localisé dans la galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.) M33, découverte annoncée le 17 octobre.

"Nous ne comptions pas trouver un trou noir de masse stellaire si massif (Le mot massif peut être employé comme :)," commente Andrea Prestwich (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts), auteur principal du papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales et animales. Il se...) de découverte dans Astrophysical Journal Letters du 1er novembre. "Nous savons maintenant que les trous noirs que forment les étoiles mortes peuvent être beaucoup plus massifs que nous le pensions."


Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) du trou noir stellaire (Un trou noir stellaire résulte de l'effondrement d'une étoile massive sur elle même. Cet effondrement se manifeste directement l'apparition d'une supernova, possiblement associé à un sursaut gamma....) massif IC 10 X-1 (en haut à gauche)
engloutissant une partie de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La...) de son étoile compagnon (en bas à droite).
Les deux objets gravitent autour de leur centre de gravité (Le centre de gravité est le point d'application de la résultante des forces de gravité ou de pesanteur. Il est également le point d'intersection de...) commun en 34.4 heures (L'heure est une unité de mesure  :).

Le trou noir est localisé dans la galaxie naine (Une galaxie naine est une petite galaxie composée de l'ordre de 10 milliards d'étoiles, un nombre relativement faible par rapport aux 100 milliards d'étoiles de...) voisine IC 10, à 1.8 million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il...) d'années-lumière de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...) dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes imaginaires, traçant ainsi une...) de Cassiopée (Cassiopeia). L'équipe de Prestwich a pu mesurer la masse du trou noir parce qu'elle a un compagnon: une étoile chaude hautement évoluée. L'étoile éjecte du gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à...) sous forme de vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur...). Une partie de ce matériel se développe en spirales ((voir page de discussion)) vers le trou noir, se réchauffe, et dégage de puissants rayons X avant de dépasser le point (Graphie) de non retour.

En Novembre 2006, Prestwich et ses collègues ont observé la galaxie naine avec l'observatoire de rayons X Chandra (Le satellite Chandra est un télescope à rayons X. Il a été lancé en 1999 par la navette spatiale Columbia lors de la mission STS-93.). Le groupe a découvert que la source de rayons X la plus lumineuse de la galaxie, IC 10 X-1, manifeste des changements nets dans l'éclat de rayons X. Un tel comportement suggère une étoile passant périodiquement devant un trou noir compagnon, bloquant les rayons X, créant une éclipse (Une éclipse correspond à l'occultation d'une source de lumière par un objet physique. En astronomie, une éclipse se produit lorsqu'un objet (comme une planète ou un satellite naturel) occulte une source de lumière (comme une étoile ou un...). Fin Novembre, le satellite (Satellite peut faire référence à :) Swift a confirmé les éclipses et a révélé des détails au sujet de l'orbite de l'étoile. L'étoile dans IC 10 X-1 semble orbiter (Orbiter est un simulateur de vol spatial réaliste, diffusé sous forme de graticiel (mais non open source), pour le système d’exploitation Windows, créé par le Dr Martin...) dans un plan qui se trouve presque de profil vu de la Terre, aussi une application simple des lois de Kepler (En astronomie, les lois de Kepler décrivent les propriétés principales du mouvement des planètes autour du Soleil, sans les expliquer. Elles ont été...) montre que le trou noir compagnon a une masse d'au moins 24 Soleils.

Il reste quelques incertitudes dans l'estimation de la masse du trou noir, mais comme le note Prestwich, "Les futures observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très...) optiques fourniront un résultat final. Toutes les améliorations dans la mesure de IC 10 X-1 sont susceptibles d'augmenter la masse du trou noir plutôt que de la réduire."

La grande masse du trou noir est surprenante parce que les étoiles massives produisent des vents puissants qui emportent beaucoup de la matière du soleil (Soleils est une association à but humanitaire implantée sur le campus de Supélec (École Supérieure d'Electricité).) en gaz avant que les étoiles n'explosent. Les calculs suggèrent que les étoiles massives dans notre galaxie laissent derrière elles des trous noirs pas plus lourds qu'environ 15 Soleils.

Le trou noir IC 10 X-1 a augmenté sa masse depuis sa naissance en engloutissant le gaz de son étoile compagnon, mais le rythme est si lent que le trou noir n'aurait pas gagné plus de 1 ou 2 masses solaires. "Ce trou noir est né obèse, il n'a pas grossi" commente l'astrophysicien Richard Mushotzky (Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.), lequel n'est pas membre de l'équipe de découverte.

L'étoile d'origine a probablement commencé sa vie (La vie est le nom donné :) avec 60 masses solaires ou plus. Comme sa galaxie hôte, elle était probablement déficiente en éléments plus lourds que l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) et l'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau...). Pour les étoiles massives lumineuses contenant une fraction élevée d'éléments lourds, les électrons supplémentaires des éléments tels que le carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) et l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) "ressentent" la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) extérieure de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...) et sont plus susceptibles d'être emportés dans les vents stellaires. Mais avec sa fraction basse d'éléments lourds, l'étoile d'origine de IC 10 X-1 a perdu comparativement peu de masse avant d'exploser, aussi elle pouvait engendrer un trou noir plus lourd.

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