Il est noir de jais, sept fois la masse du soleil, et il traverse la galaxie de la Voie lactée à 5 000 années-lumière à une vitesse de plus de 150 000 kilomètres par heure. Réponse : Un trou noir à la dérive, détecté par le télescope spatial Hubble.
Il est bien connu qu’il existe un trou noir supermassif au cœur de la Voie lactée. Mais dispersés dans toute la galaxie en forme de disque, il doit également y en avoir de nombreux plus petits et plus légers – les restes sombres d’étoiles massives qui ont explosé à la fin de leur vie.
Jusqu’à présent, de tels trous noirs stellaires n’ont été découverts que lorsqu’une étoile ordinaire les orbite. Le trou noir aspire alors le gaz de l’étoile ; ce gaz est extrêmement chauffé avant de tomber dedans, et les rayons X qui en résultent trahissent la présence du trou noir. Mais les trous noirs qui traversent la vie « seuls » doivent être énormément plus nombreux. On estime qu’il y en a environ une centaine de millions. Du moins, selon les théories actuelles sur le parcours de vie des étoiles.
«Il est très important de trouver ces trous noirs singuliers, afin de tester et de développer davantage notre compréhension de l’évolution stellaire», déclare Nathalie Degenaar (Université d’Amsterdam). Ceci a maintenant été réalisé pour la première fois avec le télescope Hubble.
Lentille de gravité
La découverte, par deux équipes indépendantes d’astronomes américains, a été rendue possible parce qu’un trou noir déforme légèrement l’espace environnant avec sa gravité. La lumière d’une étoile lointaine, à grande distance derrière le trou noir, est donc légèrement déviée et aussi amplifiée – le trou noir agit comme une lentille gravitationnelle. En mesurant les déviations de la lumière de l’étoile d’arrière-plan, vous pouvez déterminer les propriétés du trou noir.
Cela peut être comparé à une petite bosse dans une vitre. Vous voyez comment le monde extérieur est localement déformé en conséquence, et de ces déformations vous déduisez les propriétés de la bulle de verre.
Selon Degenaar, cette technique de « microlentille » est le seul moyen de trouver des trous noirs solitaires. « La méthode est robuste », dit-elle, « mais faire les bonnes observations est très difficile. » Hubble a mesuré une étoile très faible à près de 20 000 années-lumière. Pendant neuf mois, cette étoile a été légèrement plus brillante que d’habitude, et sa position dans le ciel a changé d’un millième de seconde d’arc, ce qui équivaut à l’épaisseur d’un cheveu humain à une distance de dix kilomètres.
Les astronomes du Space Telescope Science Institute ont déduit la distance, la masse et la vitesse de l’objet sombre au premier plan qui agissait comme une lentille gravitationnelle – ils disent un trou noir se déplaçant rapidement environ sept fois la masse du Soleil. Des collègues de l’Université de Californie à Berkeley ont proposé une masse un peu plus petite, mais n’excluent pas la possibilité qu’il s’agisse d’un trou noir solitaire. Les deux groupes de recherche ont publié leurs analyses dans The Astrophysical Journal.
De nombreux autres trous noirs errants seront sans aucun doute découverts à l’avenir, notamment par le télescope spatial romain Nancy Grace en construction. Heureusement, ils ne présentent aucun danger pour la Terre : même si la galaxie de la Voie lactée en contient bien une centaine de millions, le trou noir le plus proche est encore à une centaine d’années-lumière de nous.