La lumière peut ne pas pouvoir s'échapper d'un trou noir, mais maintenant suffisamment d'informations ont échappé aux griffes d'un trou noir que les astronomes ont, pour la première fois, pu en fournir une description complète. Une équipe d'astronomes du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) et de la San Diego State University ont effectué les mesures les plus précises du système binaire à rayons X Cygnus X-1, leur permettant de percer les mystères de longue date de son trou noir et de retracer son histoire depuis sa naissance il y a environ six millions d'années.
Le Cygnus X-1, qui consiste en un trou noir qui tire le matériau de son énorme étoile bleue compagnon, émettait des rayons X puissants il y a près d'un demi-siècle. Depuis sa découverte en 1964, cette source de rayons X galactique a été intensément examinée avec des astronomes tentant d'obtenir des informations sur sa masse et son spin. Mais sans une mesure précise de sa distance de la Terre, qui a été estimée entre 5 800 et 7 800 années-lumière, nous ne pouvions qu'imaginer quels secrets Cygnus X-1 recelait.
L'astronome Mark Reid de CfA a conduit son équipe à recueillir la mesure la plus précise de la distance au Cygnus X-1 à l'aide du Very Long Baseline Array (VLBA) de la National Science Foundation, un système de radiotélescope à l'échelle du continent. L'équipe a verrouillé une mesure trigonométrique directe de 6 070 années-lumière.
«Parce qu'aucune autre information ne peut échapper à un trou noir, connaître sa masse, son spin et sa charge électrique en donne une description complète», explique Reid, coauteur de trois articles sur Cygnus X-1, publiés dans le Astrophysical Journal Letters. (disponible ici, ici et ici). "La charge de ce trou noir est presque nulle, donc mesurer sa masse et son spin complètent notre description."
En utilisant leur nouvelle mesure de distance précise avec l'observatoire de rayons X Chandra, le Rossi X-ray Timing Explorer, le satellite avancé pour la cosmologie et l'astrophysique et les observations en lumière visible effectuées sur plus de deux décennies, l'équipe a reconstitué le «No Hair »Théorème - la description complète dont Reid parle - en révélant une masse lourde de près de 15 masses solaires et une vitesse de turbo spin de 800 tours par seconde. «Nous savons maintenant que Cygnus X-1 est l'un des trous noirs stellaires les plus massifs de la Voie lactée», explique Jerry Orosz de l'Université d'État de San Diego, également auteur de l'article avec Reid et Lijun Gou du CfA. "Il tourne aussi vite que n'importe quel trou noir que nous ayons jamais vu."
En prime, des observations utilisant le VLBA en 2009 et 2010 avaient également mesuré le mouvement du Cygnus X-1 à travers la galaxie, menant les scientifiques à la conclusion qu'il était beaucoup trop lent pour avoir été produit par l'explosion d'une supernova et sans preuve de un gros «coup de pied» à la naissance, les astronomes pensent qu'il peut avoir résulté de l'effondrement sombre d'une étoile progénitrice avec une masse supérieure à environ 100 fois la masse du Soleil qui s'est perdue dans un vent stellaire vigoureux. "Il y a des suggestions que ce trou noir aurait pu se former sans une explosion de supernova et nos résultats soutiennent ces suggestions", dit Reid.
Il semble qu'avec ces mesures, le professeur Stephen Hawking a bel et bien dû manger ses propres mots après avoir placé un pari avec son collègue astrophysicien Kip Thorne, professeur de physique théorique au California Institute of Technology, que le Cygnus X-1 ne contenait pas. un trou noir.
«Depuis quarante ans, le Cygnus X-1 est l'exemple emblématique d'un trou noir. Cependant, malgré la concession de Hawking, je n’ai jamais été complètement convaincu qu’il contenait vraiment un trou noir - jusqu’à maintenant », déclare Thorne. "Les données et la modélisation dans ces trois articles fournissent enfin une description complètement définitive de ce système binaire."
Sources: CfA
