En étudiant le mouvement des étoiles d’un amas globulaire affichant un comportement gravitationnel atypique, des astronomes ont découvert une potentielle concentration inhabituelle de petits trous noirs, là où ils s’attendaient plutôt à détecter un trou noir de masse intermédiaire.
L’amas globulaire NGC 6397, un conglomérat d’étoiles situé à environ 7800 années-lumière de la Terre, a récemment été étudié à l’aide du télescope spatial Hubble de la NASA et du vaisseau spatial Gaia de l’Agence spatiale européenne (ESA). Les mouvements détectés par les chercheurs ont révélé l’existence d’une masse cachée au centre de l’amas (décrite comme une « composante sombre centrale »), qui représente entre 0,8 et 2% de la masse totale de NGC 6397.
Cette masse inférée correspondrait à un trou noir intermédiaire, à mi-chemin entre un trou stellaire (masse comprise entre trois et cinq masses solaires) — qui se forme après l’effondrement des grandes étoiles — et un trou noir supermassif (dont la masse est de l’ordre d’un million de masses solaires ou plus), comme on en trouve notamment au cœur de la plupart des galaxies, sinon de toutes. Les trous noirs intermédiaires sont très difficilement détectables, seuls quelques candidats ayant été découverts à ce jour. Mais selon une analyse approfondie des données obtenues par l’équipe, la masse sombre de NGC 6397 n’en ferait pas partie.
Une concentration inhabituelle de trous noirs de faible masse
« Le faible rayon effectif de la composante sombre diffuse suggère qu’elle est composée d’étoiles compactes (naines blanches et étoiles à neutrons) et de trous noirs de masse stellaire », ont écrit dans leur document les auteurs Eduardo Vitral et Gary Mamon, tous deux de l’Institut d’Astrophysique de Paris. « Les trous noirs de masse stellaire devraient dominer la masse de cette composante sombre diffuse, à moins que plus de 25% ne s’échappent de l’amas », écrivent-ils. Les résultats ont été publiés jeudi 11 février dans la revue Astronomy & Astrophysics.
« Notre étude est la première à fournir à la fois la masse et l’étendue de ce qui semble être une collection de trous noirs pour la plupart au centre d’un amas globulaire à noyau effondré », déclare Vitral dans un communiqué de la NASA, faisant référence à un type d’amas à noyau particulièrement dense.
Cette nouvelle étude pourrait avoir des applications qui se répercutent bien au-delà de NGC 6397, l’un des amas globulaires les plus proches de la Terre. Par exemple, si les trous noirs très rapprochés sont une caractéristique commune des amas à noyau effondré, ces collections d’étoiles pourraient être une source importante des ondes gravitationnelles détectées par l’observatoire d’ondes gravitationnelles LIGO ( Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), notent Vitral et Mamon,
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