Les astronomes ont identifié le trou noir stellaire le plus massif de la Voie lactée. Ce trou noir a été repéré dans les données de la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne, car il provoque un étrange mouvement « bancal » de l'étoile compagne en orbite autour d'elle. Les données du Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral (VLT de l'ESO) et d'autres observatoires au sol ont été utilisées pour vérifier la masse du trou noir, qui s'est avérée être 33 fois la masse du Soleil.
Les trous noirs stellaires sont formés par l’effondrement d’étoiles massives, et ceux précédemment découverts dans la Voie lactée sont en moyenne environ 10 fois plus massifs que le Soleil. Même le prochain trou noir stellaire le plus massif connu dans notre galaxie, Cygnus X-1, n'atteint que 21 masses solaires, ce qui rend cette nouvelle observation de 33 masses solaires exceptionnelle.
Il est à noter que ce trou noir est également extrêmement proche de nous : à seulement 2000 3 années-lumière, dans la constellation de l'Aquila, c'est le deuxième trou noir connu pour être le plus proche de la Terre. Appelé Gaia BH3, ou BHXNUMX en abrégé, il a été découvert lorsque l'équipe examinait les observations de Gaia en vue d'une prochaine publication de données.
"Personne ne s'attendait à trouver à proximité un trou noir massif qui n'avait pas encore été découvert", explique Pasquale Panuzzo, participant au projet Gaia et astronome à l'Observatoire de Paris, qui fait partie du Centre national de la recherche scientifique (CNRS). "Vous ne pouvez faire une telle découverte qu'une seule fois dans votre vie de chercheur."
Pour confirmer leur découverte, l'équipe Gaia a utilisé les données d'observatoires au sol, notamment le spectrographe d'émission ultraviolette et visible (UVES) de l'observatoire VLT de l'Agence spatiale européenne dans le désert d'Atacama au Chili. Ces observations ont révélé des propriétés clés de l’étoile compagnon qui, associées aux données Gaia, ont permis aux astronomes de mesurer avec précision la masse de BH3.
Les astronomes ont découvert des trous noirs massifs similaires à l’extérieur de notre galaxie (en utilisant une méthode de détection différente) et ont suggéré qu’ils pourraient être formés par l’effondrement d’étoiles contenant très peu d’éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium dans leur composition chimique. On pense que ces étoiles dites pauvres en métaux perdent moins de masse au cours de leur vie et disposent donc de plus de matière pour former des trous noirs massifs après leur mort. Mais il manquait encore des preuves permettant de relier directement les étoiles pauvres en métaux aux trous noirs supermassifs.
Les étoiles de la paire ont tendance à avoir des compositions similaires, ce qui signifie que le satellite BH3 détient des indices importants sur l’étoile qui s’est effondrée pour former ce trou noir exceptionnel. Les données UVES ont montré que le satellite était une étoile très pauvre en métaux, ce qui indique que l’étoile qui s’est effondrée pour former BH3 était également pauvre en métaux – comme prévu.
"Nous avons pris la décision exceptionnelle de publier cet article basé sur des données préliminaires pour la prochaine version de Gaia en raison du caractère unique de cette découverte", explique la co-auteure Elisabeth Kaffau, également membre du projet Gaia à l'Observatoire du CNRS. à Paris. Un accès anticipé aux données permettra à d’autres astronomes de commencer à étudier le trou noir dès maintenant, sans attendre la publication complète des données, prévue pour fin 2025.
D’autres observations de ce système pourraient en révéler davantage sur son histoire et sur le trou noir lui-même. Par exemple, l'instrument GRAVITY de l'interféromètre VLT de l'ESO peut aider les astronomes à déterminer si ce trou noir attire la matière de son environnement et à mieux comprendre cet objet fascinant.
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