Les astronomes ont accidentellement découvert le premier « trou noir triple », contenant un vide sombre autour duquel gravitent deux étoiles. La configuration unique de cette triade laisse entendre que le trou noir n’est pas né via une supernova, ce qui annihile ce que nous pensions savoir sur la formation de ces entités cosmiques.
Jusqu’à présent, la plupart des trous noirs découverts – à l’exception de la variété supermassive au centre de la plupart des galaxies – existent dans des systèmes binaires, dans lesquels ils sont orbités par un autre grand objet, comme une étoile, une étoile à neutrons. ou un trou noir plus petit. En effet, les vides spatio-temporels invisibles sont plus faciles à repérer lorsqu’ils tirent gravitationnellement sur d’autres objets.
Mais dans une nouvelle étude, publiée mercredi 23 octobre dans la revue Natureles chercheurs ont découvert que l’un de ces systèmes binaires connus, qui contient le trou noir V404 Cygni se régalant d’une étoile proche, possède en réalité une deuxième étoile tournant autour de la paire à une distance beaucoup plus grande.
Les calculs gravitationnels montrent que la nouvelle étoile n’aurait pas pu rester dans ce système délicat si le trou noir était né d’une étoile explosive, ou supernova, comme on pense que la plupart des autres trous noirs se forment. Si tel avait été le cas, l’étoile lointaine aurait été expulsée du système par l’onde de choc qui en aurait résulté. Au lieu de cela, l’équipe suggère que le trou noir s’est formé via l’effondrement progressif d’une troisième étoile massive qui était autrefois en orbite autour des deux autres étoiles.
Cette possibilité est « super excitante pour l’évolution des trous noirs », auteur principal de l’étude Kévin Burgeastrophysicien au MIT, a déclaré dans un déclaration. « Nous pensons que la plupart des trous noirs se forment à partir de violentes explosions d’étoiles, mais cette découverte contribue à remettre cela en question », a ajouté Burdge.
Le trou noir de la triade nouvellement réalisée, V404 Cygni, est environ neuf fois plus massif que le soleil et est situé dans la Voie lactée à environ 8 000 années-lumière de la Terre. C’était l’un des premiers trous noirs jamais découverts lorsqu’il a été repéré en 1992 et a été largement étudié depuis. Les scientifiques connaissent également depuis longtemps son étoile proche, qui fait le tour du trou noir tous les 6,5 jours et est lentement dévoré par son énorme partenaire.
En conséquence, les auteurs de l’étude ont été choqués lorsqu’ils ont réexaminé les images de V404 Cygni, dans le cadre d’une étude plus large des trous noirs de la Voie lactée, et ont repéré la deuxième étoile tournant autour du trou noir à une distance d’environ 3 500 unités astronomiques, soit environ 90 fois plus loin que les orbites de Pluton le soleil. À cette distance, il faudra probablement plus de 70 000 ans à la nouvelle étoile pour orbiter autour de V404 Cygni.
L’équipe a ensuite comparé les mouvements des deux étoiles au cours de la dernière décennie et a constaté qu’elles « se déplaçaient exactement en tandem », prouvant qu’elles étaient liées gravitationnellement l’une à l’autre ainsi qu’au V404 Cygni. Les chercheurs estiment que les chances que les étoiles se soient déplacées de cette manière sans être liées sont d’environ 1 sur 10 millions.
« Ce n’est certainement pas une coïncidence ou un accident », a déclaré Burge. « Nous voyons deux étoiles qui se suivent parce qu’elles sont attachées par cette faible chaîne de gravité. Il doit donc s’agir d’un système triple. »
Ce n’est pas la première fois que des chercheurs pensent trouver un trou noir triple. En 2020, les chercheurs repéré ce qu’ils pensaient être un trou noir étant orbité par deux étoiles à environ 1 000 années-lumière de la Terre, ce qui en aurait fait le trou noir le plus proche de nous. Cependant, des observations ultérieures ont révélé que ce système était en réalité un système binaire contenant une « étoile vampire » au lieu de cela, c’est-à-dire une étoile qui vole lentement du gaz à une étoile partenaire plus petite.
Si V404 Cygni s’est formé par effondrement progressif, comme le soupçonnent les chercheurs, alors l’équipe pense que ce trou noir particulier est né à un moment donné au cours des 4 derniers milliards d’années, après la naissance des deux étoiles.
Au cours des dernières années, les chercheurs ont commencé à soupçonner que l’effondrement progressif pourrait être une origine plus courante des trous noirs qu’on ne le pensait auparavant. Et en mars, des chercheurs ont proposé ce mécanisme pourrait être à l’origine de la disparition des « étoiles disparues » dont les astronomes ont récemment perdu la trace. Les nouvelles découvertes suggèrent que cela pourrait être le cas.