GAIA découvre un trou noir stellaire dans notre galaxie

Un résultat inattendu vient d’être mis au jour par la collaboration DPAC, après l'étude des données brutes du satellite européen Gaia : l’existence d’un trou noir de type stellaire dont la masse record déjoue les prévisions théoriques.

Localisation dans la Voie Lactée des 3 trous noirs détectés par Gaia : BH1, BH2 et BH3. Crédits : ©ESA/Gaia/DPAC

Les trous noirs d’origine stellaire résultent de l’effondrement des étoiles massives en fin de vie.
Des modèles théoriques prédisent que notre galaxie, la Voie lactée, pourrait en contenir une centaine de millions ! Mais, jusqu’à présent, seule une vingtaine a pu être observée.
En grande majorité, ils ont été détectés dans des systèmes binaires grâce aux rayonnements X émis par la perte de matière d'une « étoile compagnon » : celle-ci est effectivement aspirée par le trou noir autour duquel elle orbite. Mais lorsqu’un trou noir n’a pas d’étoile suffisamment proche pour lui arracher de la matière, il n’émet aucun rayonnement : c'est ce que l'on appelle les trous noirs « dormants », extrêmement difficiles à détecter.
Surnommé « l'arpenteur du ciel », le satellite de l'ESA Gaia n'a jamais aussi bien porté son nom : grâce à son inlassable travail de recherche depuis maintenant 10 ans, il a pu recueillir un grand nombre de données astrométriques et spectroscopiques. L'idéal pour débusquer ces trous noirs dormants, grâce aux mesures des perturbations du mouvement qu'ils font subir à leur étoile.

Les données du Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire Européen Austral et d'autres observatoires au sol ont permis de vérifier la masse du trou noir, qui atteint le chiffre impressionnant de 33 fois celle du Soleil.

Les trous noirs stellaires identifiés jusqu'à présent dans la Voie Lactée sont en moyenne 10 fois plus massifs que le Soleil. Même le deuxième trou noir stellaire le plus massif connu dans notre galaxie, Cygnus X-1, n'atteint que 21 masses solaires, ce qui rend exceptionnelle cette nouvelle observation de 33 masses solaires.

Fait remarquable, ce trou noir est également extrêmement proche de nous : à seulement 2 000 années-lumière dans la constellation de l'Aigle. En termes de distance par rapport à la Terre il est donc en seconde position parmi les trous noirs connus à ce jour. Baptisé Gaia BH3 ou BH3 en abrégé, il a été découvert alors que l'équipe examinait les observations de Gaia en vue d'une prochaine publication de données.

Cette vidéo permet de zoomer sur BH3, le trou noir stellaire le plus massif découvert à ce jour dans notre galaxie. Le trou noir a été détecté grâce à l'oscillation qu'il induit sur une étoile compagnon, vue ici comme un point lumineux au centre de l'image vers la fin du zoom. Un encart à la fin de la vidéo montre une animation d'artiste des orbites de BH3 (en rouge) et de son étoile compagnon (en bleu) autour de leur centre de masse commun.
Les différentes images présentées ici ont été prises avec différents télescopes à différents moments, et ont été mélangées pour créer ce zoom. L'animation finale est une création artistique.

Lire l'article sur le site de l'ESO, le communiqué de presse sur le site du Cnes, ainsi que l'article dans le Journal du CNRS.