Gaia pourrait détecter des trous noirs flottant librement passant près des étoiles de la Voie lactée

Le problème avec les trous noirs, c’est qu’ils sont difficiles à voir. En règle générale, nous ne pouvons détecter leur présence que lorsque nous pouvons détecter leur attraction gravitationnelle. Et s’il y a des trous noirs voyous voyageant simplement à travers la galaxie et non liés à un autre astronomique lumineux, il serait diaboliquement difficile de les détecter. Mais maintenant, nous avons un nouvel ensemble de données potentiel pour le faire.

Gaia vient de publier son troisième ensemble de données massif qui contient des données d’astrométrie pour plus de 1,5 milliard d’étoiles, soit environ 1 % du nombre total d’étoiles de la galaxie. Selon un nouvel article de Jeff Andrews de l’Université de Floride et de l’Université Northwestern, il pourrait être possible pour Gaia de détecter les perturbations causées par un trou noir voyou interagissant brièvement avec l’une des 1,5 milliard d’étoiles du catalogue. Malheureusement, il est tout simplement peu probable qu’une telle interaction ait réellement eu lieu pendant le temps d’observation de Gaia.

Cet article est le troisième d’une série qui explore l’utilisation potentielle du trésor de nouvelles données Gaia pour trouver des compagnons à certaines de ses étoiles. Les étoiles lumineuses sont la spécialité de Gaia, mais beaucoup ont des “compagnons sombres” qui ne sont pas aussi détectables que leurs partenaires émetteurs de lumière. Tous ces compagnons sombres ne sont pas des trous noirs – certains pourraient être des étoiles mortes qui ont déjà brûlé leur approvisionnement en carburant mais qui n’étaient pas assez massives pour former un trou noir.

Le premier article examinait comment les scientifiques pouvaient utiliser les données de Gaia pour relever les signatures de ces sombres compagnons. La seconde s’est concentrée sur la question de savoir si les données contiennent des indices de très longues relations orbitales binaires avec des périodes orbitales qui durent plus longtemps que la chronologie d’observation. Ces deux études indiquent des analyses valables que quelqu’un entreprendra sans aucun doute maintenant que les données de Gaia sont publiées. Cependant, ils ne traitent pas de ce qui est potentiellement le plus intéressant de tous les compagnons obscurs : les trous noirs.

Les estimations mettent le nombre de trous noirs dans la Voie lactée entre 10 millions et 1 milliard, entre 0,01% et 1% du nombre total probable d’étoiles de la galaxie. Mais la plupart d’entre eux n’ont que la taille d’une étoile et sont extrêmement difficiles à détecter à l’aide de données conventionnelles. Leur attraction pourrait cependant être perceptible dans l’ensemble de données de Gaia.

Gaia elle-même collecte des données d’astrométrie, qui détectent la position, les mouvements et la magnitude des étoiles. Toute interaction, même éphémère, avec un trou noir, pourrait potentiellement affecter l’une de ces métriques. C’est juste une question de comprendre ce qu’il faut rechercher.

Ce n’est peut-être pas si facile, car les mathématiques complexes et les “hypothèses extrêmes” que les détails des articles d’Andrews montrent clairement. Il note qu’environ 300 000 étoiles dans le catalogue de Gaia présentent des événements d’accélération. Cependant, il note également qu’avec certaines hypothèses très générales sur la teneur en matière noire de la Voie lactée, aucune de ces 300 000 accélérations observées n’est probablement due à des interactions avec un trou noir voyou.

Mais cela ne signifie pas qu’il n’est pas possible de détecter une telle interaction avec Gaia. En fait, Andrews pense que c’est possible, avec quelques hypothèses supplémentaires sur la structure de la galaxie elle-même. Un trou noir voyou interagissant de manière transitoire avec une étoile lumineuse n’est qu’un événement rare que Gaia ne l’a probablement pas capturé pendant sa période d’observation. Mais si un autre scientifique trouve des preuves d’une telle interaction cachée dans les données ou si une autre mission plus loin dans le futur parvient à en capturer la preuve, une telle découverte serait une aubaine pour la science des trous noirs.