Un trou noir monstrueux détecté dans la Voie Lactée

Le télescope spatial européen Gaia, dédié à la cartographie de la Voie lactée, a découvert un trou noir d’une masse record, 33 fois celle du Soleil : du jamais vu dans notre galaxie.

L’objet baptisé Gaia BH3, situé à 2000 années-lumière de la Terre, dans la constellation de l’Aigle, appartient à la famille des trous noirs stellaires qui résultent de l’effondrement d’étoiles massives en fin de vie. Ils sont incomparablement plus petits que les trous noirs supermassifs abrités au cœur des galaxies et dont le scénario de formation n’est pas connu.

C’est “par hasard” que Gaia BH3 a été découverte, a expliqué à l’AFP Pasquale Panuzzo, chercheur CNRS à l’Observatoire Paris-PSL, auteur principal des travaux publiés dans “Astronomy & Astrophysics Letters”.

Des scientifiques du consortium Gaia, dont des astronomes de l’Université de Genève, étaient en train d’éclaircir les dernières données de la sonde, en vue de publier le prochain catalogue en 2025, lorsqu’ils tombèrent sur un système d’étoiles binaires particulier. “Nous avons vu une étoile un peu plus petite que le Soleil (environ 75% de sa masse) et plus brillante, qui tournait autour d’un compagnon invisible”, identifiable par les perturbations qu’elle lui fait subir, raconte Pasquale Panuzzo, responsable de la spectroscopie. traitement de Gaia.

Le télescope spatial donne la position très précise des étoiles dans le ciel, les astronomes ont ainsi pu caractériser les orbites et mesurer la masse du compagnon invisible de l’étoile : 33 fois celle du Soleil. D’autres observations réalisées à partir de télescopes au sol ont confirmé qu’il s’agissait bien d’un trou noir, d’une masse bien supérieure à celle des trous noirs d’origine stellaire déjà connus dans la Voie lactée (entre 10 et 20 masses solaires).

De tels mastodontes ont déjà été détectés dans des galaxies lointaines, via les ondes gravitationnelles. Mais « jamais chez nous », précise le Dr Panuzzo.

Gaia BH3 est un trou noir « dormant » : il est trop éloigné de son étoile compagne pour en retirer sa matière et n’émet donc aucun rayonnement X, ce qui rend sa détection extrêmement difficile.

Le télescope Gaia a réussi à trouver les deux premiers trous noirs inactifs (Gaia BH1 et Gaia BH2) de la Voie Lactée, mais ils ont des masses standards.

Contrairement au Soleil, la petite étoile du système binaire de BH3 est « très pauvre en éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium », explique l’Observatoire de Paris dans un communiqué. “Selon la théorie, seules ces étoiles pauvres en métaux peuvent former un trou noir aussi massif”, note le Dr Panuzzo. L’étude suggère donc que le « géniteur » du trou noir était une étoile massive, elle aussi pauvre en métaux.

L’étoile du système, âgée de 12 milliards d’années, « vieillit très lentement », tandis que celle qui a formé le trou noir « n’a vécu que 3 millions d’années », décrit-il. « Ces étoiles pauvres en métaux étaient très présentes aux premiers jours de la galaxie. Leur étude nous donne des informations sur sa formation », ajoute le scientifique.

Autre curiosité du couple stellaire : dans le disque de la Voie lactée, il tourne dans le sens inverse des autres étoiles. “Peut-être parce que le trou noir se serait formé dans une autre galaxie plus petite, qui aurait été mangée au début de la vie de la Voie lactée”, suggère-t-il.

La sonde Gaia de l’ESA (Agence spatiale européenne), qui opère depuis 10 ans à 1,5 million de kilomètres de la Terre, a livré en 2022 une carte 3D des positions et mouvements de plus de 1,8 milliard d’étoiles.