Le trou noir le plus proche de la Terre serait encore plus près qu’on ne le pensait !

En 1964, un détecteur à rayons X, en l'occurrence sous forme de compteur Geiger, s'envole pour le cosmoscosmos à bord d'une fuséefusée-sonde lancée depuis White Sands Missile Range au Nouveau-Mexique. On était alors encore à l'aube du développement de l'astronomie X qui avait débuté il y a environ 70 ans lorsqu'une fusée V2 avait emporté un détecteur pour observer le rayonnement du Soleil dans cette bande de longueurs d'onde.

Les rayons X étant facilement stoppés par l'atmosphèreatmosphère (mais pas par le milieu interstellaire, des rayons X de longueurs d'onde inférieures à un nanomètrenanomètre pouvant traverser de part en part la Voie lactée), on savait que l'on ne pouvait pas observer ce rayonnement prédit théoriquement à partir de la détermination de la température très élevée du plasma de la couronne solairecouronne solaire (10⁶ K) sans sortir de l'atmosphère.

Cette fois-ci, parmi les sources de rayons X découvertes par la fusée-sonde, on trouve Cygnus X1. Les astrophysiciensastrophysiciens se concentrent sur son cas à partir de l'année 1970 avec le lancement d'Uhuru (« liberté » en swahili), nommé ainsi pour remercier le Kenya qui hébergeait dans ses eaux continentales la plateforme d'où a été lancé le satellite le 12 décembre, jour de l'anniversaire de l'indépendance du Kenya.

Les trous noirs sont parmi les objets les plus opaques de l'Univers. Heureusement, ils sont cependant parmi les plus attractifs, et c'est par leur pouvoir d'attraction démesuré que nous pouvons les détecter. Les trous noirs géants sont les ogres les plus monstrueux du zoo cosmique, mais ils ne sont pas des armes de destruction massive. Les jets de matière qu'ils produisent auraient contribué à allumer les premières étoiles et à former les premières galaxies. Hubert Reeves et Jean-Pierre Luminet, spécialistes en cosmologie contemporaine, répondent à toutes vos questions. Pour en savoir plus, visitez le site Du big bang au vivant. © Groupe ECP, YouTube

Des rayons X des trous noirs aux mouvements de Gaia

Quelques années plus tard, en se basant sur ces observations, les chercheurs avancent que Cygnus X1 est en fait un système double avec une étoileétoile alimentant le disque d'accrétiondisque d'accrétion d'un trou noir dont la massemasse est estimée entre 7 et 13 masses solaires, voire environ 20. C'est alors le premier candidat sérieux au titre de trou noir stellairetrou noir stellaire et plusieurs vont être trouvés dans la Voie lactéeVoie lactée dans les décennies qui vont venir.

Cygnus X1 doit se trouver à environ 6 000 années-lumièreannées-lumière du Système solaireSystème solaire et une chasse aux trous noirs stellairestrous noirs stellaires, formés par l'effondrementeffondrement d'une étoile en fin de vie qui a explosé en supernovasupernova de type SNSN II, a bien sûr été lancée.

Le dernier record en date est peut-être celui d'un trou noir stellaire dont l'existence est suggérée par des observations astrométriques fournies par le satellite Gaia de l’ESA, sans avoir recours aux rayons X.

Il serait à seulement 150 années-lumière du Soleil dans le célèbre et jeune amas ouvert d’étoiles des Hyades.

Si tel est le cas, c'est bien plus proche que le dernier détenteur du record, lui aussi détecté avec GaiaGaia et qui s'appelait tout naturellement Gaia BH1 (trou noir se dit Black Hole, en anglais). De récentes observations confirmaient qu'il contiendrait environ 10 masses solaires et qu'il serait à environ 1 600 années-lumière de la Terre dans la direction de la constellationconstellation d'Ophiuchus, comme Futura l'expliquait dans deux précédents articles où était même mentionné Gaia BH2, à environ 3 800 années-lumière de nous, dans la direction du Centaure.

En fait, comme l'explique un article publié dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society et dont une version en accès libre existe sur arXiv, ce ne serait pas seulement un, mais plusieurs trous noirs stellaires dont la présence serait trahie par l'étude par astrométrie des mouvementsmouvements des étoiles des HyadesHyades.

2 à 3 trous noirs stellaires à 150 années-lumière ?

Un groupe de scientifiques dirigé par Stefano Torniamenti, de l'université de Padoue (Italie), avec la participation de Mark Gieles, astrophysicien à l'Institut des Sciences du cosmos de l'Université de Barcelone (ICCUB) et l'Institut d'études spatiales de Catalogne (IEEC), et Friedrich Anders (ICCUB-IEEC) avait d'abord commencé par faire des simulations savantes des mouvements de ces étoiles en tenant compte de toutes celles qui étaient visibles.

Mais les mouvements ne collaient pas aux observations faites avec Gaia... sauf à imaginer la présence cachée, car n'émettant pas en rayons X comme Cygnus X1, de plusieurs trous noirs (2 à 3) de masses stellaires actuellement présents dans l'amas, mais qui pourraient aussi en avoir été éjectés tout récemment (il y a moins de 150 millions d'années, soit environ le dernier quart de l'âge de l'amas), bien qu'ayant laissé des traces indirectes toujours notables de leur existence dans les mouvements des étoiles de l'amas.

« Nos simulations ne peuvent correspondre simultanément à la masse et à la taille des Hyades que si des trous noirs sont présents au centre de l'amas aujourd'hui (ou jusqu'à récemment) », explique ainsi Stefano Torniamenti dans un communiqué de l'Universitat de Barcelona.

Son collègue Mark Gieles y ajoute : « Cette observation nous aide à comprendre comment la présence de trous noirs affecte l'évolution des amas d'étoiles et comment les amas d'étoiles contribuent à leur tour aux sources d'ondes gravitationnellesondes gravitationnelles. Ces résultats nous donnent également un aperçu de la manière dont ces objets mystérieux sont répartis à travers la galaxiegalaxie. »