Des astronomes viennent de repérer une étoile se situant en orbite d’un trou noir, à environ 2,5 fois l’équivalent de la distance entre la Terre et la Lune, et il ne faut qu’une demi-heure à l’étoile pour compléter une orbite complète. Cela correspond à une vitesse équivalant à 1% de la vitesse de la lumière !

Afin d’imaginer ce que cela représente, il faut savoir que la Lune met environ 28 jours pour effectuer un tour complet autour de notre planète, à une vitesse d’environ 3683 kilomètres par heure… Cela signifie que l’étoile en question se déplace à une vitesse incroyablement élevée.

C’est en utilisant les données récoltées par une série de télescopes spatiaux, qu’une équipe d’astronomes a réussi à mesurer les rayons X provenant d’un système stellaire binaire appelé 47 Tuc X9, qui se trouve dans un amas d’étoiles à environ 14’800 années-lumière de la Terre.

47tucanae etoile orbite proche trou noir vue artiste

Vue d’artiste de l’étoile découverte dans l’orbite connue la plus proche d’un trou noir, situé dans l’amas globulaire appelé 47 Tucanae. Image en haute résolution, ici. Crédits : Rayons-X : NASA/CXC/University of Alberta/A.Bahramian et al., illustration : NASA/CXC/M.Weiss

Les astronomes connaissaient déjà les deux étoiles du système binaire, identifiées pour la première fois en 1989, mais à présent, les astronomes savent quel phénomène se déroule au coeur du système. « Pendant longtemps, nous pensions que X9 se composait d’une naine blanche, attirant la matière d’une étoile de faible masse similaire au Soleil », a déclaré le chercheur Arash Bahramian.

Lorsqu’une naine blanche attire la matière d’une autre étoile, le système est décrit comme une étoile variable cataclysmique. Mais en 2015, les astronomes ont découvert que l’un de ces deux objets, était très probablement un trou noir, remettant fortement en cause cette première hypothèse. Les données du télescope spatial Chandra ont confirmé la présence de grandes quantités d’oxygène dans l’environnement du système (qui sont couramment associées aux naines blanches). Mais, au lieu d’une naine blanche déchirant littéralement une autre étoile, il s’agirait d’un énorme trou noir, décapant les gaz d’une naine blanche.

Les naines blanches sont des objets stellaires très denses : imaginez par exemple un objet possédant la masse du Soleil, mais faisant la taille de la Terre. Donc, pour que quelque chose puisse attirer et arracher de la matière de sa surface, une force gravitationnelle impressionnante serait nécessaire. « Nous pensons que l’étoile a pu perdre du gaz au profit du trou noir depuis des dizaines de millions d’années et qu’elle a à présent perdu la majorité de sa masse », explique le chercheur James Miller-Jones, de l’Université de Curtin et du International Center for Radio Astronomy Research.

Mais, une des informations les plus importantes quant à cette découverte est que des changements réguliers de l’intensité des rayons X suggèrent que cette naine blanche ne met que 28 minutes pour effectuer une orbite complète autour du trou noir ! « Avant cette découverte, l’étoile la plus proche située autour de tout trou noir, était un système connu sous le nom de MAXI J1659-152, qui est en orbite du supposé trou noir, avec une période de révolution de 2,4 heures. S’il s’avère que ces deux supposés trous noirs situés dans les deux systèmes possèdent des masses similaires, cela impliquerait une orbite trois fois plus grande en taille, que celle que nous avons trouvé pour X9 », explique Miller-Jones.

Pour mettre cela en perspective, il faut savoir que les deux objets situés dans X9 se trouvent à environ 1 million de kilomètres, soit l’équivalent de 2,5 fois la distance Terre-Lune. En gros, une seule orbite représente un voyage d’environ 6,3 millions de kilomètres effectuées en une demi-heure seulement, ce qui nous donne une vitesse d’environ 12’600’000 kilomètres par heure, soit environ 1% de la vitesse de la lumière !

« Il est important de découvrir ces trous noirs rares, car ils ne représentent pas uniquement la fin des étoiles massives (…), ils continuent également à jouer un rôle dans l’évolution des autres étoiles après leur mort », explique Geraint Lewis, de l’Université de Sydney. Pour qu’un trou noir puisse surmonter la force gravitationnelle intense d’une naine blanche, les deux corps doivent se trouver à proximité. « Il se peut qu’il y ait tellement de matière arrachée à la naine blanche, qu’elle pourrait finir par avoir la masse d’une planète. Si la naine blanche continue de perdre sa masse, elle pourrait s’évaporer totalement », a déclaré le chercheur Craig Heinke.

Bien que la technologie actuelle utilisée par LIGO (l’Observatoire d’ondes gravitationnelles par interférométrie laser) ne soit pas encore capable de détecter les impulsions lentes émises par X9, il n’est pas exclu que les progrès dans ce domaine permettent dans un avenir proche de détecter des ondes de fréquence inférieure également, à la grande joie de tous les scientifiques qui souhaiteront étudier les ondes gravitationnelles !

À l’heure actuelle, l’étude, qui a été pré-publiée sur le site arXiv.org, doit encore être examinée par les pairs et est en attente des commentaires de la communauté d’astrophysique.

Source : NASA, arXiv.org

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