La « police du trou noir » découvre un trou noir dormant à l’extérieur de notre galaxie


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  • Une équipe d’experts internationaux, réputée pour avoir démystifié plusieurs découvertes de trous noirs, a découvert un trou noir de masse stellaire dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie voisine de la nôtre. « Pour la première fois, notre équipe s’est réunie pour faire un rapport sur la découverte d’un trou noir, au lieu d’en rejeter un », explique Tomer Shenar, responsable de l’étude. De plus, ils ont découvert que l’étoile à l’origine du trou noir avait disparu sans aucun signe d’explosion puissante. La découverte a été faite grâce à six années d’observations obtenues avec le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO).

    « Nous avons identifié une ‘aiguille dans une botte de foin' », explique Shenar qui a commencé l’étude à la KU Leuven en Belgique [1] et est maintenant boursière Marie-Curie à l’Université d’Amsterdam, aux Pays-Bas. Bien que d’autres candidats trous noirs similaires[ have been] — proposé, l’équipe affirme qu’il s’agit du premier trou noir de masse stellaire « dormant » à être détecté sans ambiguïté en dehors de notre galaxie.

    Les trous noirs de masse stellaire se forment lorsque des étoiles massives atteignent la fin de leur vie et s’effondrent sous leur propre gravité. Dans un binaire, un système de deux étoiles tournant l’une autour de l’autre, ce processus laisse derrière lui un trou noir en orbite avec une étoile compagne lumineuse. Le trou noir est « dormant » s’il n’émet pas de niveaux élevés de rayonnement X, c’est ainsi que ces trous noirs sont généralement détectés. « Il est incroyable que nous connaissions à peine des trous noirs dormants, étant donné à quel point les astronomes les croient », explique le co-auteur Pablo Marchant de la KU Leuven. Le trou noir nouvellement découvert fait au moins neuf fois la masse de notre Soleil et orbite autour d’une étoile bleue chaude pesant 25 fois la masse du Soleil.

    Les trous noirs dormants sont particulièrement difficiles à repérer car ils interagissent peu avec leur environnement. « Depuis plus de deux ans maintenant, nous recherchons de tels systèmes binaires à trous noirs », explique la co-auteure Julia Bodensteiner, chercheuse à l’ESO en Allemagne. « J’étais très excité quand j’ai entendu parler de VFTS 243, qui à mon avis est le candidat le plus convaincant signalé à ce jour. » [2]

    Pour trouver VFTS 243, la collaboration a recherché près de 1000 étoiles massives dans la région de la nébuleuse de la Tarentule du Grand Nuage de Magellan, à la recherche de celles qui pourraient avoir des trous noirs comme compagnons. Il est extrêmement difficile d’identifier ces compagnons comme des trous noirs, car il existe de nombreuses possibilités alternatives.

    « En tant que chercheur qui a [debunked] – des trous noirs potentiels ces dernières années, j’étais extrêmement sceptique quant à cette découverte », déclare Shenar. Le scepticisme était partagé par le co-auteur Kareem El-Badry du Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian aux États-Unis, que Shenar appelle le « Destructeur de trous noirs. » « Quand Tomer m’a demandé de revérifier ses découvertes, j’ai eu des doutes. Mais je n’ai pas trouvé d’explication plausible pour les données qui n’impliquaient pas un trou noir », explique El-Badry.

    La découverte permet également à l’équipe d’avoir une vue unique sur les processus qui accompagnent la formation des trous noirs. Les astronomes pensent qu’un trou noir de masse stellaire se forme lorsque le noyau d’une étoile massive mourante s’effondre, mais il reste incertain si cela s’accompagne ou non d’une puissante explosion de supernova.

    « L’étoile qui a formé le trou noir dans VFTS 243 semble s’être entièrement effondrée, sans aucun signe d’explosion précédente », explique 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. »

    Le trou noir dans VFTS 243 a été trouvé à l’aide de six années d’observations de la nébuleuse de la tarentule par le spectrographe multi-éléments à large réseau de fibres ([FLAMES] — ) instrument sur les ESO[ VLT] [3].

    Malgré le surnom de « police du trou noir », l’équipe encourage activement l’examen minutieux et espère que son travail, publié aujourd’hui dans Astronomie naturelle, permettra la découverte d’autres trous noirs de masse stellaire en orbite autour d’étoiles massives, dont des milliers devraient exister dans la Voie lactée et dans les Nuages ​​de Magellan.

    « Bien sûr, je m’attends à ce que d’autres dans le domaine examinent attentivement notre analyse et essaient de concocter des modèles alternatifs », conclut El-Badry. « C’est un projet très excitant auquel participer. »

    Remarques

    [1] Les travaux ont été menés dans l’équipe dirigée par Hugues Sana à l’Institut d’astronomie de la KU Leuven.

    [2] Une étude distincte dirigée par Laurent Mahy, impliquant de nombreux membres de la même équipe et acceptée pour publication dans Astronomie & Astrophysique, rend compte d’un autre candidat prometteur de trou noir de masse stellaire, dans le système HD 130298 de notre propre galaxie, la Voie lactée.

    [3] Les observations utilisées dans l’étude portent sur environ six années : elles consistent en des données[ VLT FLAMES Tarantula Survey] — (dirigé par Chris Evans, United Kingdom Astronomy Technology Centre, STFC, Royal Observatory, Edinburgh ; maintenant à l’Agence spatiale européenne) obtenus à partir de 2008 et 2009, et des données supplémentaires du[ Tarantula Massive Binary Monitoring] — programme (dirigé par Hugues Sana, KU Leuven), obtenu entre 2012 et 2014.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par ESO. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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