Qu’est-ce qu’un trou noir stellaire et pourquoi n’est-il pas dangereux situé près de la Terre ?

Les astronomes du Mission Gaia de l’Agence spatiale européenne (ESA) ont découvert le trou noir stellaire le plus massif de notre galaxie et le plus proche de la Terre (à ce jour). Il est situé à seulement À 2 000 années-lumière de notre planète.

Nous parlons de Gaia BH3, une masse de 33 masses solaires et d’environ 97 kilomètres de rayon. Après lui, le prochain trou noir stellaire le plus massif connu dans notre galaxie est Cygne X-1avec 21 masses solaires.

Face à l’annonce d’un trou noir proche de la Terre, l’ombre de la fiction grandit : combien de temps cela prendra-t-il ? dévore-nous?

Gaia BH3 est massive, mais elle ne va manger personne (juste le matériel stellaire environnant). Et ce n’est de loin pas le trou noir le plus massif : ce record est détenu par Sagittaire A* (ou SgrA*), au centre de la Voie Lactée.

La différence entre Gaia BH3 et Sagittaire A*

Les astronomes, de plus en plus raffinés, distinguent différents types de trous noirs: d’origine stellaire et supermassif. En outre, il existe un troisième groupe, les trous noirs dits primordiaux, apparus dans les premiers instants de l’univers. À ce jour, aucun trou noir primordial n’a été observé, mais des trous noirs stellaires et supermassifs ont été observés.

Celles d’origine stellaire, dont la masse varie de trois à plusieurs dizaines de fois la masse solaire, se cachent dans notre propre galaxie (comme celle récemment découverte, Gaia BH3). Ils sont en réalité une « petite chose cosmique » par rapport à ceux du deuxième groupe, des millions de fois plus massifs que notre Soleil. Généralement, ces colosses sont situés au centre de la plupart des galaxies, y compris la nôtre, comme dans le cas du Sagittaire A*. .

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Des trous noirs stellaires détectés à ce jour

Des trous noirs de type stellaire se forment à la fin de la vie d’une étoile massive. Lorsqu’elle épuise tout son combustible, son noyau (qui est le lieu où se produisent les réactions thermonucléaires qui génèrent son énergie) s’effondre sur lui-même et comprime l’étoile morte vers une région de taille nulle et de densité infinie : la singularité.

Il est estimé que Dans la Voie Lactée, il y a entre 10 millions et un milliard de trous noirs stellairesavec des masses supérieures à 3 fois celle de notre Soleil. Bien que ce nombre élevé puisse constituer un danger pour notre planète, nous n’avons pas du tout à nous inquiéter.

Le vrai danger d’un trou noir serait de s’en approcher trop près (plus précisément, d’une région appelée «horizon des événements“). Bien que Gaia BH3 soit « relativement proche » en termes astronomiques, nous sommes très loin de cette surface de non-retour. Et il en va de même pour les trous noirs stellaires qui peuplent la Voie Lactée.

En effet, si notre Soleil était remplacé à ce moment précis par un trou noir de masse équivalente, notre planète continuerait à tourner autour de ce nouvel objet, de seulement 3 km de rayon, comme elle le fait actuellement.

Parmi les trous noirs stellaires de notre galaxie, la mission Gaia en avait déjà découvert deux : Gaia BH1, à seulement 1 500 années-lumière de nous (mais 3 fois moins massif que BH3), et Gaia BH2, à 3 800 années-lumière de nous. Terre et avec 9 masses solaires (la moins massive des trois).

L’étoile et le trou noir stellaire Gaia BH3

Accompagnant Gaia BH3, une étoile géante d’une masse légèrement inférieure à notre Soleil (et d’un rayon 5 fois plus grand) orbite autour du centre de masse commun de ce système binaire particulier, situé dans le Constellation de l’aigle. L’observatoire spatial Gaia a détecté l’étoile géante. Apparemment, rien de particulier dans la Voie Lactée.

Cependant, après 5 ans d’observations astronomiques, les scientifiques sont arrivés à la conclusion que le mouvement de cette étoile ne correspondait pas à celui d’une étoile solitaire. Il devait y avoir un compagnon invisible bien plus massif qu’elle, c’est-à-dire un trou noir d’origine stellaire (Gaia BH3) jusqu’à 50 fois la masse de son étoile compagne.

L’étoile géante décrit une orbite hautement elliptique autour de Gaia BH3 (avec une période de rotation d’environ 11,6 ans) et atteint une distance de séparation maximale de 29 unités astronomiques. C’est-à-dire l’équivalent de la distance entre le Soleil et Neptune.

Dans son périastro (ou distance d’approche la plus proche), la distance entre les deux objets est réduite à 4,5 unités astronomiques (similaire à la séparation entre le Soleil et Jupiter).

Comment le trou noir Gaia BH3 a été découvert

Grâce aux données de la mission Gaia, les astronomes ont observé un mouvement de « wobble » particulier dans notre étoile géante, imposé par un objet très massif : le trou noir stellaire Gaia BH3.

Cette méthode de détection – appelée méthode de la vitesse radiale – est largement utilisée pour trouver exoplanètes. Elle repose sur la détection des variations de vitesse d’une étoile lorsqu’un objet compact (et invisible) tourne autour d’elle. Dans notre cas, c’est l’étoile qui orbite autour du trou noir, cette méthode étant pleinement applicable.

Lorsque cette étoile inconnue tourne autour de son étoile, son influence gravitationnelle provoque un mouvement de va-et-vient de l’étoile hôte, décalant le spectre d’absorption de cette dernière de effet Doppler.

De cette façon, en observant le spectre d’une certaine étoile, nous pouvons déduire si elle se déplace périodiquement en raison de l’influence gravitationnelle d’un compagnon invisible, et déduire des détails sur la masse et l’orbite de ce dernier.

En revanche, pour confirmer cette découverte, la mission Gaia a utilisé les données d’observatoires au sol comme le Très grand télescope (VLT) du Chilipermettant de mesurer la masse du trou noir stellaire Gaia BH3 avec une précision extraordinaire.

Le mouvement rétrograde du système binaire Gaia BH3

Une autre caractéristique à prendre en compte de ce système étoile-trou noir est son propre mouvement à travers le cosmos. Bien qu’actuellement située près du plan de notre galaxie, cette paire particulière est située dans le alentours de la Voie Lactée (la soi-disant halo galactique).

Mais plus encore, Gaia BH3 suit un mouvement rétrograde lors de son voyage à travers le cosmos, se déplaçant dans la direction opposée à celle de la plupart des étoiles de notre galaxie (y compris le Soleil).

Il est prévisible que les futures observations de la mission Gaia (en collaboration avec des observatoires terrestres tels que le VLT) révéleront de nouvelles données sur notre nouveau copain dans la Voie Lactée, surtout si c’est dévorant la matière environnante. Mais non, cela ne va pas engloutir la Terre.