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Découverte de deux trous noirs qui sont à une proximité record de la Terre

Découverte de deux trous noirs qui sont à une proximité record de la Terre

Les deux appartiennent également à une toute nouvelle famille de trous noirs pour nous.

Les astronomes utilisant la mission Gaia ont révélé deux trous noirs jusqu’alors inconnus. Les trous noirs, appelés Gaia BH1 et Gaia BH2, sont tous les deux environ dix fois plus massifs que notre soleil et sont situés respectivement à 1560 et 3800 années-lumière. Cela en fait les deux trous noirs les plus proches découverts à ce jour.

Nouvelle famille
Le fait que les deux nouveaux trous noirs soient proches de la Terre à un niveau record est bien sûr très spécial. Mais ce qui rend la découverte encore plus spectaculaire, c’est que Gaia BH1 et Gaia BH2 appartiennent également à une famille de trous noirs qui est toute nouvelle pour nous, écrivent les chercheurs dans leur étude. “Ce qui distingue ce nouveau groupe, c’est sa grande distance par rapport aux étoiles compagnes”, a déclaré Kareem El-Badry, auteur principal de l’étude. La distance des étoiles aux trous noirs et leurs orbites autour d’eux sont beaucoup plus grandes que dans d’autres systèmes binaires connus. En fait, Gaia BH1 et Gaia BH2 semblent avoir les orbites les plus largement séparées de tous les trous noirs connus. “Cela suggère que ces trous noirs se sont probablement formés d’une manière très différente”, a déclaré El-Badry.

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L’emplacement des deux trous noirs récemment découverts dans la Voie lactée. Gaia Black Hole 1 est à seulement 1 560 années-lumière vers la constellation du Serpent Bearer, et Gaia Black Hole 2 est à 3 800 années-lumière dans la constellation du Centaure. En termes cosmiques, ces trous noirs se trouvent dans notre arrière-cour cosmique. Image : ESA/Gaia/DPAC ; CC BY-SA 3.0 IGO, CC BY-SA 3.0 IGO

Vous vous demandez peut-être comment il est possible que l’existence de ces trous noirs à proximité, qui se trouvent pratiquement dans notre arrière-cour cosmique, soit passée inaperçue pendant si longtemps. Cela tient au fait que les trous noirs sont des objets extrêmes desquels rien, pas même la lumière, ne peut s’échapper. Par conséquent, nous ne pouvons pas les observer directement.

Pas complètement invisible
Pourtant, la plupart des trous noirs se trahissent souvent. Cela a à voir avec le fait qu’ils ne sont pas complètement invisibles. Lorsque du matériel tombe sur eux, ils peuvent émettre de la lumière par radio et par rayons X. Surtout quand une étoile et un trou noir tournent l’un autour de l’autre sur des orbites proches, de sorte que beaucoup de matière tombe vers le trou noir, le trou noir est plus facile à trouver. Jusqu’à présent, tous les trous noirs connus ont été découverts grâce à cette émission de lumière. Les nouveaux trous noirs, en revanche, sont vraiment noirs en raison de leur grande distance par rapport à leur étoile compagne, ce qui les rend pratiquement invisibles.

Mission Gaïa
Comment les chercheurs savent-ils qu’ils existent ? C’est grâce au télescope spatial Gaia, qui étudie le ciel nocturne depuis des années pour cartographier la position, la distance et le mouvement de millions d’étoiles. Le mouvement des étoiles peut fournir des indices vitaux sur les objets qui affectent gravitationnellement ces étoiles. Ces objets peuvent être d’autres étoiles ou exoplanètes, mais aussi, comme dans ce cas, des trous noirs.

Remuer
Lorsque les astronomes ont étudié les orbites des étoiles, ils ont constaté que certaines semblaient “vaciller” dans le ciel nocturne, comme si elles étaient influencées par l’attraction gravitationnelle d’un objet massif. À l’aide de divers télescopes, les chercheurs ont parcouru le ciel à la recherche de ces objets. Mais la recherche s’est avérée vaine. Puisqu’aucune lumière n’a été trouvée, une seule possibilité restait : les trous noirs. “La précision des données de Gaia était essentielle à cette découverte”, explique l’astronome Timo Prusti. « Nous avons pu révéler les trous noirs grâce à la petite oscillation de leurs étoiles compagnes. Aucun autre instrument n’est capable de telles mesures.

Pas un gros mangeur
En bref, les nouveaux trous noirs ne peuvent être reconnus que par leurs effets gravitationnels. Les chercheurs ont continué à chercher des radios et des rayons X, mais cela n’a rien donné. “Le fait que nous n’ayons rien détecté était quand même une information incroyablement précieuse”, explique la chercheuse Yvette Cendes. “Cela nous en dit plus sur l’environnement du trou noir. Normalement, nous voyons de nombreuses particules de l’étoile compagne sous forme de vent stellaire. Le fait que nous n’ayons détecté aucune lumière radio indique que le trou noir n’est pas un gros mangeur et ne consomme pas beaucoup de particules stellaires. Nous ne savons pas encore pourquoi, mais nous sommes impatients de le savoir !”

D’autres découvertes à venir
Selon les chercheurs, la découverte de Gaia BH1 et Gaia BH2 n’est que le début. Le fait que ces trous noirs soient si proches de la Terre suggère qu’il existe probablement de nombreux autres trous noirs similaires qui attendent d’être découverts. “C’est excitant car cela implique que les trous noirs appartenant à cette nouvelle famille sont très courants”, explique Cendes. “Ils peuvent même être plus abondants que les trous noirs dans des systèmes binaires plus étroits.”

Le problème, cependant, est de détecter ces trous noirs “invisibles”. “La bonne nouvelle est que Gaia collecte toujours des données”, rassure Cendes. Le prochain jeu de données sera basé sur 66 mois d’observations et contiendra des informations améliorées sur les orbites des étoiles. “Cet ensemble de données contiendra également beaucoup plus d’étoiles”, explique Cendes, “et peut-être leurs mystérieux compagnons”.

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