De nouvelles recherches pourraient avoir apporté de mauvaises nouvelles aux scientifiques qui pensaient avoir découvert un trou noir « chaînon manquant » dans un amas dense d’étoiles de la Voie lactée.
Les nouvelles découvertes impliquent que, plutôt qu’une rare masse intermédiaire trou noiril y a un amas de trous noirs de masse stellaire dans Oméga Centaureon pense qu’il s’agit des restes d’une ancienne galaxie cannibalisée par la Voie Lactée.
« La chasse aux trous noirs insaisissables de masse intermédiaire se poursuit », a déclaré Justin Read, membre de l’équipe d’étude, scientifique à l’Université de Surrey en Angleterre. « Il pourrait encore y en avoir un au centre d’Omega Centauri, mais nos travaux suggèrent qu’il doit avoir une masse inférieure à environ 6 000 fois la masse du soleil et vivre à côté d’un amas de trous noirs de masse stellaire. »
Les astronomes ont été informés pour la première fois de la présence possible d’un trou noir dans Omega Centauri, qui contient environ 10 millions d’étoiles, lorsqu’ils ont remarqué que certaines de ces étoiles se déplaçaient plus rapidement que prévu.
L’année dernière, une équipe d’astronomes a mené une enquête avec le Télescope spatial Hubble et pensaient avoir trouvé un trou noir de masse intermédiaire avec une masse équivalente à environ 8 200 soleils.
Une nouvelle analyse de cet amas d’étoiles indique cependant que cela n’a peut-être pas été le cas après tout.
Pourquoi les trous noirs « chaînons manquants » sont-ils importants ?
Comme leur nom l’indique, les trous noirs de masse intermédiaire occupent le domaine entre les trous noirs de masse stellaire (avec 10 à 1 000 masses solaires) et les trous noirs supermassifs qui se trouvent au cœur des galaxies, avec des masses égales à des millions, voire des milliards de soleils.
La découverte réputée d’un trou noir de masse intermédiaire si proche de la Terre était passionnante car ces trous noirs, considérés comme un maillon crucial dans la chaîne de fusions qui aide les trous noirs à atteindre le statut supermassif, sont notoirement insaisissables. Ceci malgré le fait que les scientifiques pensent qu’ils devraient être courants dans l’univers.
En effet, comme tous les trous noirs, ils sont délimités par une surface unidirectionnelle piégeant la lumière appelée horizon des événements. Cela signifie que les trous noirs ne peuvent être vus que lorsqu’ils sont entourés de matière dont ils se nourrissent pour se développer et qui se réchauffe avec les forces de marée pour générer une lumière vive.
On pense que les trous noirs intermédiaires sont « bloqués » ou « figés dans le temps », car ils manquent de gaz et de poussière autour d’eux pour se nourrir. Cela signifie également qu’ils sont effectivement invisibles, puisque la seule façon de déduire leur présence est l’effet de leur gravité sur les étoiles qui les entourent.
On pensait que les interactions avec la gravité d’un trou noir de masse intermédiaire au cœur d’Omega Centauri avaient accéléré les étoiles au centre de cet amas dense à des vitesses élevées.
« Nous connaissons depuis longtemps l’existence de trous noirs supermassifs au centre des galaxies et de trous noirs de masse stellaire plus petits au sein de notre propre galaxie », a déclaré Andrés Bañares Hernández, membre de l’équipe et chercheur à l’Instituto de Astrofísica de Canarias, dans un communiqué.
« Cependant, l’idée de trous noirs de masse intermédiaire, qui pourraient combler le fossé entre ces extrêmes, reste à prouver », a-t-il ajouté. « En étudiant Omega Centauri – un vestige d’une galaxie naine – nous avons pu affiner nos méthodes et faire un pas en avant dans la compréhension de l’existence de tels trous noirs et du rôle qu’ils pourraient jouer dans l’évolution des amas d’étoiles et des galaxies.
« Ce travail contribue à résoudre un débat qui dure depuis deux décennies et ouvre de nouvelles portes pour une exploration future. »
Une autre explication possible des vitesses des étoiles observées est un amas de trous noirs de masse stellaire, qui devraient se développer en amas d’étoiles denses comme celui-ci.
Cependant, les astronomes pensent que les interactions avec d’autres étoiles auraient probablement « fait sortir » ces trous noirs plus petits de ce système. Cela laissait un trou noir de masse intermédiaire comme explication la plus probable des étoiles à grande vitesse au cœur d’Omega Centauri – jusqu’à présent.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont pris en compte une autre source de données importante lorsqu’ils ont examiné Omega Centauri, ce qui a considérablement changé les choses.
Garder le temps avec les phares cosmiques
Les données supplémentaires provenaient de « phares cosmiques » appelés pulsars.
Les pulsars sont des restes cosmiques en rotation rapide appelés étoiles à neutrons qui se forment lorsque des étoiles massives manquent de carburant et s’effondrent sous leur propre gravité.
Comme ces étoiles mortes tournent aussi vite que 700 fois par seconde, elles projettent également des faisceaux de rayonnement depuis leurs pôles. Ces faisceaux balayent l’univers comme la lumière d’un phare cosmique.
Quand ils pivotent pour pointer vers Terreles pulsars s’éclairent, ce qui donne l’impression qu’ils pulsent. Parce que ces pseudo-pulsations sont hautement périodiques lorsqu’elles sont considérées en masse dans ce que les scientifiques appellent un réseau de synchronisation de pulsars, ces phares cosmiques se transforment en un outil de chronométrage très précis.
Des changements dans le timing des pulsars peuvent indiquer la présence de champs gravitationnels intenses accélérant ces étoiles mortes. L’ajout de données de pulsar a permis à l’équipe de sonder plus en détail les champs gravitationnels au cœur d’Omega Centauri.
Cela a permis à l’équipe de faire la distinction entre l’effet d’un trou noir intermédiaire et celui d’un amas de trous noirs de masse stellaire. L’équipe a déterminé que cette dernière explication était la plus probable de la vitesse des étoiles au centre d’Omega Centauri.
L’équipe n’est pas trop découragée par leurs découvertes. Read, pour sa part, pense que ce n’est qu’une question de temps avant que les astronomes commencent à découvrir des trous noirs de masse intermédiaire.
« Il y a toutes les chances que nous en trouvions bientôt un (un trou noir de masse intermédiaire) », a déclaré Read. « De plus en plus d’accélérations de pulsars se produisent, nous permettant de scruter les centres d’amas d’étoiles denses et de rechercher des trous noirs plus précisément que jamais. »
En attendant, les recherches de l’équipe pourraient aider les astronomes à mieux comprendre les mécanismes qui donnent naissance aux pulsars.
« Le formation de pulsars est également un domaine d’étude actif, car un grand nombre d’entre eux ont été détectés récemment », a conclu Hernández. « Omega Centauri est un environnement idéal pour étudier les modèles de leur formation, ce que nous avons pu faire pour la première fois dans notre analyse. »
Les recherches de l’équipe ont été acceptées pour publication dans la revue Astronomie et astrophysique.
Initialement publié sur Espace.com.
