Il y a quelques jours, des scientifiques du MIT ont annoncé que l’observation d’un trou noir ou d’une étoile à neutrons en pleine formation avait pu être confirmée. C’est une première depuis la découverte de ces phénomènes si particuliers autour desquels demeurent beaucoup d’inconnues.
Leurs recherches, publiées dans le journal Nature Astronomy, suggèrent ainsi que l’objet AT2018Cow, familièrement surnommé « The Cow », ou « La Vache », en français, est une sorte d’explosion provenant d’une étoile en fin de vie qui, en s’effondrant sur elle-même, donne naissance à un objet compact — soit une étoile à neutrons ou un trou noir. Cet objet « nouveau-né » a continué à dévorer la matière autour de lui, « avalant » l’étoile de l’intérieur et libérant ainsi une quantité d’énergie énorme.
En théorie, le phénomène n’est pas nouveau. En revanche, sa naissance n’avait encore jamais été réellement observée et surtout identifiée comme telle. « Nous avons probablement découvert la naissance d’un objet compact dans une supernova », explique l’auteur principal Dheeraj Pasham, chercheur au Kavli Institute for Astrophysics and Space Research du MIT. « Cela se produit dans les supernovae normales, mais c’est un processus tellement désordonné que nous ne l’avons jamais observé auparavant ».
La découverte de la fameuse « Cow » n’est d’ailleurs elle-même pas nouvelle. C’est en 2018 qu’elle a été pour la première fois observée dans notre ciel, à 200 millions d’années-lumière de nous. Elle a été peu à peu identifiée comme un nouveau type d’explosion stellaire, 100 fois plus brillante que les supernovas ordinaires et présentant des températures plus élevées, d’où sa lumière bleue. La durée de ce phénomène a aussi été plus rapide que ceux observés auparavant. Plusieurs autres du même type ont été identifiées après elle, et une nouvelle dénomination a été trouvée : « fast blue optical transient » (FBOT), soit « phénomène optique bleu transitoire ».
« C’était excitant parce que des tonnes de données ont commencé à s’accumuler », explique Dheeraj Pasham. « La quantité d’énergie était de plusieurs ordres de grandeur supérieure à celle d’une supernova typique à effondrement de noyau. Et la question était, qu’est-ce qui pourrait produire cette source d’énergie supplémentaire ? » Les scientifiques ont rapidement eu des soupçons sur la présence d’un trou noir ou d’une étoile à neutrons au cœur de ce phénomène. Dès 2019, Trust My Science relatait d’ailleurs déjà cette possibilité. Il n’avait cependant pas été possible de vraiment trancher sur le sujet, faute de données supplémentaires.
Des rayons X pour calculer la taille et la masse
Cette fois-ci, les chercheurs du MIT ont pu déterminer de façon plus certaine que la source de ce phénomène est liée à une étoile à neutrons ou à un trou noir. En utilisant les données collectées par le télescope NICER de la NASA, ils ont pu détecter des impulsions de rayons X à haute énergie de type stroboscopique émanant de Cow. Ils ont ensuite retracé le parcours de centaines de millions de ces rayons jusqu’à l’objet observé. Ils ont alors pu constater qu’ils arrivaient très exactement toutes les 4,4 millisecondes, sur une période de 60 jours.
Grâce à une série de calculs sur ces impulsions, les chercheurs ont été capables de déterminer la taille de l’objet ainsi que sa masse. Pas plus de 1000 km, pour une masse « plus petite que celle de 800 soleils ». Autrement dit, les scientifiques sont face à un objet très massif. À tel point que cela correspondrait très bien à un petit trou noir, ou à une étoile à neutrons, puisque ces deux objets ont la particularité d’être extrêmement denses.
« Chaque fois qu’il y a un nouveau phénomène, il y a de l’excitation qu’il puisse dire quelque chose de nouveau sur l’univers », déclare Pasham. « Pour les FBOT, nous avons montré que nous pouvons étudier leurs pulsations en détail, d’une manière qui n’est pas possible en optique. C’est donc une nouvelle façon de comprendre ces objets compacts nouveau-nés ». Le chercheur nourrit de grands espoirs pour cette méthode d’observation. « Nous pensons que cette nouvelle preuve ouvre des possibilités pour trouver des bébés trous noirs ou des bébés étoiles à neutrons », explique-t-il ainsi.
La vidéo explicative du MIT :
Un trou noir
est un objet compact au champ gravitationnel si intense qu'aucune
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