Une étoile qui oscille dans le ciel, ce n’est pas tout à fait normal. Du moins, cela cache la présence d’un autre objet massif dans les environs. Et lorsque aucun instrument n’est capable d’en détecter la lumière, il ne reste qu’une seule option : il s’agit d’un trou noir. Plus exactement des deux premiers trous noirs d’une toute nouvelle famille. Trouvés dans la banlieue de la Terre, qui plus est.
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GaiaGaia, c'est ce que les scientifiques appellent une mission astrométrique. Une mission de l'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne (ESA) dédiée à la mesure de la position, de la distance et du mouvement des étoiles. Et c'est très précisément ainsi, en mesurant les mouvements de quelques étoiles, que Gaia vient de mettre les astronomes sur la piste des deux trous noirs les plus proches de la Terre jamais découverts.
Souvent, les trous noirs sont trahis par la lumière - généralement des rayons X ou des ondes radio - qu'émet la matière qu'ils engloutissent. Cette fois, ce sont d'étranges « oscillations » d'étoiles qui ont révélé la présence cachée de deux objets très massifs. De chacun environ 10 fois la massemasse de notre SoleilSoleil. L'un, baptisé Gaia BH1, à quelque 1 560 années-lumièreannées-lumière de notre Terre, dans la direction de la constellationconstellation d'Ophiuchus. L'autre, baptisé Gaia BH2, à environ 3 800 années-lumière de nous, dans la direction du Centaure.
« Ce qui distingue ce nouveau groupe de trous noirs de ceux que nous connaissions déjà, c'est leur large séparationséparation d'avec leurs étoiles compagnes - probablement une étoile géante rouge en ce qui concerne BH2. Ces trous noirs ont probablement une histoire de formation complètement différente de celle des binairesbinaires à rayons Xrayons X », explique Kareem El-Badry, découvreur de ces nouveaux trous noirs et chercheur au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (États-Unis) et au Max-PlanckPlanck Institute for Astronomy (Allemagne), dans un communiqué de l’ESA. « Les binaires à rayons X » étant des trous noirs dont les étoiles compagnes sont suffisamment proches d'eux pour que le système brille dans les rayons X et aux longueurs d'ondelongueurs d'onde radio.
Encore beaucoup de trous noirs dans les données de Gaia ?
Pour en arriver à cette découverte, il aura fallu mobiliser toute la puissance et la précision inégalée de Gaia. Car il est ici question de minuscules oscillations détectées dans le mouvement des étoiles. Et une fois la puce mise à l'oreille des astronomesastronomes, des mesures effectuées par des observatoires au sol ont permis de confirmer que la mission avait bel et bien détecté de nouveaux trous noirs.
Les astronomes ont ensuite voulu chercher du côté de Gaia BH2, les émissionsémissions radio ou X qui leur sont familières lorsqu'il s'agit d'observer un trou noir. Avec le soutien de deux instruments performants, eux aussi : l'observatoire à rayons X ChandraChandra (NasaNasa) et le radiotélescoperadiotélescope sud-africain MeerKAT au sol. Mais rien. « Cela nous indique que le trou noir n'est pas un grand mangeur - de ceux que les scientifiques qualifient de "trous noirs dormantsdormants" - et que peu de particules traversent son horizon des événementshorizon des événements. Nous ne savons pas pourquoi, mais nous voulons le savoir », raconte Yvette Cendes, astronome au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
D'autant que les chercheurs s'attendent désormais à découvrir qu'il existe de nombreux trous noirs de ce genre nouveau. En attendant de pouvoir les chercher dans la nouvelle série de données de Gaia qui sera publiée en 2025 - pas mal de candidats pourraient y être débusqués -, les astronomes vont travailler à adapter leurs théories à ces toutes nouvelles observations.
