Des astronomes détectent un nouveau type de trou noir.
Astronomie a identifié jusque-là seulement deux types de trous noirs : supermassifs et stellaires. Les chercheurs avaient longtemps soupçonné qu'il devait y avoir quelque chose entre, et maintenant, une équipe internationale menée par Maximilian Häberle du Max-Planck-Institut für Astronomie à Heidelberg a découvert des preuves fiable pour ce genre de trou noir intermédiaire.
Pour longtemps, il a été suspecté en astronomie qu'il devait y avoir également des trous noirs intermédiaires. Cependant, des observations fiables n'ont pas pu être obtenues jusqu'à présent. Maintenant cependant, cette équipe a découvert les preuves les plus solides pour un tel trou noir.
Dans les données archivées du Télescope spatial Hubble, la équipe a détecté sept étoiles qui se déplacent avec des vitesses extrêmement élevées au centre du amas globulaire Omega Centauri. Selon les chercheurs, seule la force gravitationnelle d'un trou noir peut expliquer le mouvement de ces étoiles. D'après leurs données, ils concluent que le trou noir au centre d'Omega Centauri a une masse de 8200 fois celle du Soleil.
Le trou noir décrit plus récemment est - dans des termes cosmiques - relativement proche de la Terre. Il est approximativement à 18 000 années-lumière de nous, explique co-auteur Nadine Neumayer. Cela fait de lui le plus proche exemple connu d'un trou noir massif. Le trou noir supermassif au centre de notre Galaxie est situé environ à 27 000 années-lumière de nous.
Mille masses solaires
Les astronomes cherchaient longtemps des nouveaux trous noirs en cherchant des étoiles qui se déplacent si vite - sans succès. Häberle a repris la recherche et s'est tourné vers les données du Télescope spatial Hubble, qui n'avaient jamais été utilisées à cette fin auparavant. Au total, 500 images d'archives de 20 ans étaient disponibles pour Häberle. Le chercheur a meticuleusement mesuré le mouvement d'environ 150 000 étoiles sur ces images.
"La recherche de étoiles rapides et la documentation de leur mouvement était comme la recherche du fil dans une botte de foin," explique le chercheur. Finalement, Häberle n'a pas seulement créé le plus complet catalogue des mouvements d'étoiles dans Omega Centauri, mais a également trouvé sept aiguilles dans la botte de foin : sept étoiles qui se déplacent à grande vitesse. Selon Häberle, ces étoiles devraient voler hors du cluster d'étoiles, selon ses calculs. Seule la force gravitationnelle d'un trou noir d'une masse de 8200 fois celle du Soleil peut les tenir en place, comme ses calculs le montrent.
Découvrir un trou noir de telle masse est d'une grande importance pour les astronomes. Jusque-là, les astronomes étaient familiers uniquement de deux types de trous noirs. Les trous noirs stellaires, d'une masse jusqu'à 150 masses solaires, se forment lorsque des étoiles massives ont épuisé leur carburant nucléaire et s'effondent. Et puis il y a les trous noirs supermassifs aux millions ou milliards de masses solaires dans les centres des galaxies.
Ces trous noirs supermassifs sont supposés avoir formé, selon l'hypothèse, par la fusion de trous noirs de plusieurs milliers de masses solaires. Certains de tels trous noirs intermédiaires devraient encore exister dans l'univers aujourd'hui. En effet, les astronomes ont découvert une série de candidats pour ces objets dans des petites galaxies et des amas globulaires. Cependant, des preuves directes n'ont pas encore été obtenues : Le mouvement des étoiles dans ces objets lointains est trop difficile à observer.
Une galaxie absorbée par la Voie Lactée
Omega Centauri entre en jeu ici : C'est le plus grand amas globulaire dans la Voie Lactée, avec dix millions d'étoiles, et est même visible à l'œil nu dans l'hémisphère sud. Il est supposé que Omega Centauri était autrefois la région centrale d'une petite galaxie qui s'est heurtée à la Voie Lactée et a perdu ses régions extérieures il y a des milliards d'années.
L'idée était : Si une telle collision s'était produite, alors un trou noir intermédiaire existant au centre de la petite galaxie devrait encore être présent dans Omega Centauri aujourd'hui. Et parce que la proximité du globulaire est approximativement à 18 000 années-lumière de nous, les mouvements des étoiles peuvent être observés.
Les étoiles récemment découvertes par Häberle et son équipe appuient cette hypothèse et fournissent les preuves les plus solides jusqu'à présent pour l'existence de trous noirs intermédiaires. Cependant, les images du Hubble Space Telescope ne montrent que le mouvement des étoiles dans le ciel et non le mouvement vers ou à l'écart de nous. Le mouvement radial des sept étoiles rapidement mouvantes, que les chercheurs veulent mesurer maintenant avec le James Webb Space Telescope, aidera à mettre au repos les dernières doutes sur l'existence du trou noir dans Omega Centauri.
Cette nouvelle découverte d'un trou noir intermédiaire de masse 8200 fois celle du Soleil dans Omega Centauri est significative pour l'astronomie, car elle étend notre compréhension des types de trous noirs au-delà de stellaires et supermassifs. Cette découverte pourrait également appuyer l'hypothèse selon laquelle tels trous noirs se forment par la fusion de trous noirs.
La proximité d'Omega Centauri, qui est approximativement à 18 000 années-lumière de nous, en fait un objectif idéal pour observer les mouvements d'étoiles, fournissant des preuves cruciales pour l'existence de trous noirs intermédiaires. Le mouvement des sept étoiles rapidement mouvantes découvertes par l'équipe de Häberle sera étudié plus tard à l'aide du James Webb Space Telescope, visant à éclaircir le mouvement radial du trou noir et à fournir une confirmation définitive.
Cette recherche, menée à l'aide de données d'archives du Télescope spatial Hubble, met en évidence l'importance de réexaminer et de réanalyser les données existantes en astronomie. En mesurant minutieusement le mouvement de 150 000 étoiles sur plus de 500 images, Häberle a pu identifier les sept étoiles qui se déplacent à une vitesse extrêmement élevée, aboutissant à la découverte spectaculaire de ce trou noir intermédiaire.
