Il y a seulement quelque années, les astrophysiciens s’interrogeaient sur la pertinence du concept de trou noir. Depuis ils se sont mis pour l’essentiel d’accord
En astrophysique, un trou noir est un objet céleste si compact que l’intensité de son champ gravitationnel empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper. Le trou noir n’est pas une fenêtre mystérieuse qui s’ouvrirait sur un autre univers. Il résulte de la simple application des lois de la gravitation. Pour nous il n’est pas visible directement. On ne le détecte qu’indirectement par ses effets sur les autres corps dotés d’une masse suffisante. D’après les estimations d’une équipe de scientifiques, il y aurait 40 milliards de milliards de trous noirs dans l’Univers observable.
Par contre, comme l’a montré Hawking, les trous noirs peuvent s’évaporer par rayonnement. Le rayonnement de Hawking est un rayonnement que doit émettre tout trou noir du fait des lois de la mécanique quantique et qui provoque son évaporation par perte de masse, par perte de moment cinétique si le trou noir était en rotation ou par perte de charge électrique, s’il était chargé.
Dans ce cas, le trou noir disparaît au sens propre du terme, au profit d’un univers littéralement vide de matière, parfois nommé vide quantique par les physiciens quantiques. Pour certains de ces derniers cependant, tel Claude Aslangui (voir https://www.youtube.com/watch?v=gI6Gmj4cdsE), le vide ne serait pas véritablement vide.
Localisé dans la constellation d’Ophiuchus, avec une masse avoisinant dix fois celle du Soleil, un trou noir nommé Gaia BH1, le plus proche de la Terre découvert à ce jour, se trouve à seulement 1560 années-lumière de notre planète.
Grâce à une observation aux rayons X, il est apparu que situé dans la constellation d’Ophiuchus, ce trou noir nommé Gaia BH1 dispose d’une masse avoisinant dix fois celle du Soleil,. C’est un trou noir le plus proche de la Terre découvert à ce jour. Il se trouve à seulement 1560 années-lumière de celle-ci, selon une étude publiée cette semaine par la revue Royal Astronomical Society. Il est trois fois plus proche que le précédent détenteur du record, qui se trouve dans la constellation de la Licorne
C’est grâce à la sonde spatiale Gaia de l’Agence spatiale européenne (Esa), que des astronomes américains ont pu collecter des données permettant de l’identifier.
Pour localiser un trou noir, les astronomes observent les mouvements d’un objet stellaire avec son étoile dite «compagnon» qui tourne autour de lui comme la Terre avec le Soleil. Grâce à une observation aux rayons X, la matière surchauffée provenant de l’étoile compagnon se dirigeant en spirale vers le trou noir est détectée de manière fiable, où elle produit des rayonnements intenses ainsi que des jets de matière.
Ainsi on estime à partir de ce schéma que plus de 100 millions de trous noirs de masse stellaire peupleraient la galaxie
Néanmoins, Gaia BH1 est ce qu’on appelle un trou noir à l’état «dormant». D’après un communiqué de Kareem El-Badry, astrophysicien au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) et auteur principal de l’étude référencée ici, ce dernier n’accumule pas de matières et ne libère pas de rayons X.
L’équipe de scientifiques a donc pu s’appuyer sur les images satellites de l’Esa, mais aussi le télescope de l’Observatoire international Gemini à Hawaï, avec lequel ils ont observé d’infimes déviations de vitesse provoquées par un gigantesque objet invisible.
Plusieurs zones d’ombre restent à éclaircir, en particulier pourquoi le trou noir n’a pas englouti l’étoile qui existait avant qu’il ne se forme, et comment ce système stellaire atypique s’est-il formé. Avec cette étude, «les futures publications de Gaia faciliteront probablement la découverte de dizaines d’autres», selon la revue Royal Astronomical Society.
Source
A Sun-like star orbiting a black hole
02 November 2022
Kareem El-Badry, Hans-Walter Rix, Eliot Quataert, Andrew W Howard, Howard Isaacson, Jim Fuller, Keith Hawkins, Katelyn Breivik, Kaze W K Wong, Antonio C Rodriguez
- Abstract
- We report discovery of a bright, nearby (G=13.8;d=480pcG=13.8;d=480pc) Sun-like star orbiting a dark object. We identified the system as a black hole candidate via its astrometric orbital solution from the Gaia mission. Radial velocities validated and refined the Gaia solution, and spectroscopy ruled out significant light contributions from another star. Joint modeling of radial velocities and astrometry constrains the companion mass to M2 = 9.62 ± 0.18 M⊙. The spectroscopic orbit alone sets a minimum companion mass of M2 > 5 M⊙; if the companion were a 5 M⊙ star, it would be 500 times more luminous than the entire system. These constraints are insensitive to the mass of the luminous star, which appears as a slowly-rotating G dwarf (Teff=5850KTeff=5850K, log g = 4.5, M = 0.93 M⊙), with near-solar metallicity ([Fe/H]=−0.2[Fe/H]=−0.2) and an unremarkable abundance pattern. We find no plausible astrophysical scenario that can explain the orbit and does not involve a black hole. The orbital period, Porb = 185.6 days, is longer than that of any known stellar-mass black hole binary. The system’s modest eccentricity (e = 0.45), high metallicity, and thin-disk Galactic orbit suggest that it was born in the Milky Way disk with at most a weak natal kick. How the system formed is uncertain. Common envelope evolution can only produce the system’s wide orbit under extreme and likely unphysical assumptions. Formation models involving triples or dynamical assembly in an open cluster may be more promising. This is the nearest known black hole by a factor of 3, and its discovery suggests the existence of a sizable population of dormant black holes in binaries. Future Gaia releases will likely facilitate the discovery of dozens more.
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