Les astronomes sont fascinés par les amas globulaires depuis leur première observation au 17e siècle. Ces collections sphériques d'étoiles sont parmi les plus anciens systèmes stellaires connus de l'Univers, remontant au début de l'Univers lorsque les galaxies commençaient à peine à se développer et à évoluer. De tels amas gravitent autour des centres de la plupart des galaxies, avec plus de 150 connus pour appartenir à la seule voie lactée.
L'une de ces grappes est connue sous le nom de NGC 3201, une grappe située à environ 16 300 années-lumière dans la constellation sud de Vela. À l'aide du Very Large Telescope (VLT) de l'ESO à l'Observatoire de Paranal au Chili, une équipe d'astronomes a récemment étudié ce groupe et a remarqué quelque chose de très intéressant. Selon l'étude qu'ils ont publiée, ce cluster semble avoir un trou noir intégré.
L'étude est parue dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society sous le titre "Un candidat trou noir de masse stellaire détaché dans l'amas globulaire NGC 3201". L'étude a été dirigée par Benjamin Giesers de l'Université Georg-August de Göttingen et comprenait des membres de l'Université Liverpool John Moores, de l'Université Queen Mary de Londres, de l'Observatoire de Leiden, de l'Institut d'astrophysique et des sciences spatiales, de l'ETH Zurich et de l'Institut Leibniz. pour l'astrophysique de Potsdam (AIP).
Pour les besoins de leur étude, l'équipe s'est appuyée sur l'instrument Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) du VLT pour observer le NGC 3201. Cet instrument est unique en raison de la façon dont il permet aux astronomes de mesurer simultanément les mouvements de milliers d'étoiles lointaines . Au cours de ses observations, l’équipe a découvert qu’une des étoiles de l’amas était projetée à des vitesses de plusieurs centaines de kilomètres à l’heure et sur une période de 167 jours.
Comme l'explique Giesers dans un communiqué de presse de l'ESO:
“Il était en orbite autour de quelque chose qui était complètement invisible, qui avait une masse plus de quatre fois supérieure à celle du Soleil - cela ne pouvait être qu'un trou noir! Le premier trouvé dans un amas globulaire en observant directement son attraction gravitationnelle.”
Cette découverte était plutôt inattendue, et constitue la première fois que les astronomes ont pu détecter un trou noir inactif au cœur d'un amas globulaire - ce qui signifie qu'il n'est pas en train d'accréter de la matière ou entouré par un disque de gaz incandescent. Ils ont également pu estimer la masse du trou noir en mesurant les mouvements de l'étoile autour d'elle et en extrapolant ainsi son énorme attraction gravitationnelle.
D'après ses propriétés observées, l'équipe a déterminé que l'étoile en mouvement rapide représente environ 0,8 fois la masse de notre Soleil et que la masse de son homologue du trou noir est d'environ 4,36 fois la masse du Soleil. Cela le place dans la catégorie des «trous noirs de masse stellaire», qui sont des étoiles qui dépassent l'allocation de masse maximale d'une étoile à neutrons, mais qui sont plus petites que les trous noirs supermassifs (SMBH) - qui existent au centre de la plupart des galaxies.
Cette découverte est très significative, et pas seulement parce que c'était la première fois que les astronomes observaient un trou noir de masse stellaire dans un amas globulaire. De plus, il confirme ce que les scientifiques soupçonnent depuis quelques années maintenant, grâce aux récentes études radio et radiographiques des amas globulaires et la détection des signaux d'ondes gravitationnelles. Fondamentalement, cela indique que les trous noirs sont plus fréquents dans les amas globulaires qu'on ne le pensait auparavant.
"Jusqu'à récemment, on supposait que presque tous les trous noirs disparaîtraient des amas globulaires après un court laps de temps et que des systèmes comme celui-ci ne devraient même pas exister!" dit Giesers. «Mais ce n'est clairement pas le cas - notre découverte est la première détection directe des effets gravitationnels d'un trou noir de masse stellaire dans un amas globulaire. Cette découverte aide à comprendre la formation d'amas globulaires et l'évolution des trous noirs et des systèmes binaires - vitale dans le contexte de la compréhension des sources d'ondes gravitationnelles. »
Cette découverte était également significative étant donné que la relation entre les trous noirs et les amas globulaires reste mystérieuse, mais très importante. En raison de leurs masses élevées, de leurs volumes compacts et de leurs grands âges, les astronomes pensent que les amas ont produit un grand nombre de trous noirs de masse stellaire au cours de l'histoire de l'Univers. Cette découverte pourrait donc nous en dire beaucoup sur la formation d'amas globulaires, les trous noirs et les origines des événements d'ondes gravitationnelles.
Et assurez-vous de profiter de ce podcast ESO expliquant la récente découverte:
