L'agonie d'une étoile a permis de mesurer la vitesse d'un trou noir

Les astronomes ont profité d’une découverte fortuite pour mesurer la rotation d’un trou noir supermassif avec une précision sans précédent.

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14 Janvier 2019, 9:52am

Vue d'artiste des restes d’une étoile gravitant autour d’un trou noir. Image : NASA

Des astronomes de la NASA ont observé un trou noir supermassif qui tourne sur lui-même à une vitesse d'au moins 600 millions de km/h, soit environ la moitié de la vitesse de la lumière.

Pour mettre cela en perspective, cela signifie que ce trou noir — dont le diamètre est 300 fois supérieur à celui de la Terre — accomplit une rotation complète à peu près toutes les deux minutes.

Un article publié mercredi dernier dans Science explique que l'équipe de scientifiques a pu relever ces mesures sans précédent en utilisant les observations d’un ensemble de télescopes à rayons X situés dans l’espace, dont le télescope Chandra de la NASA.

Les astronomes ont pu observer plus de 300 000 cycles de rotation, ce qui leur a permis d'établir les mesures concernant les trous noirs supermassifs les plus précises de l’histoire.

Le trou noir, situé à environ 290 millions d’années-lumière de la Terre, a été remarqué par les astronomes pour la première fois en 2014 après qu’une soudaine lumière a été détectée par les télescopes optiques. Après une analyse plus poussée, les astronomes ont découvert que cette lumière provenait du déchiquetage d'une étoile par un trou noir supermassif.

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Une image optique et une image à rayons X du trou noir. Image : NASA

Tandis que les restes de l’étoile basculaient sous l’horizon des événements du trou noir, les astronomes ont pu surveiller les émissions de rayons X produites par cette fin tragique en utilisant trois télescopes basés dans l’espace, dont Chandra. (Au-delà de l’horizon des événements, aucune lumière ou autre type d’énergie peut échapper à l’immense force gravitationnelle du trou noir.)

Puisque les trous noirs n’émettent pas eux-mêmes de lumière ou d'autre type d’énergie, la seule façon de mesurer leur vitesse de rotation est de regarder d’autres objets graviter autour d’eux et d’extrapoler à partir de ces observations. Les scientifiques ont remarqué que les rayons X atteignaient un pic toutes les 131 secondes, ce qu’ils ont attribué au gaz chaud gravitant autour du trou noir. On pourrait comparer ce phénomène à la rotation d'un phare.

Ce n’est pas la première fois que les scientifiques utilisent des variations dans les émissions de rayons X pour mesurer la vitesse d'un trou noir. Cependant, les observations précédentes de ce type étaient limitées à des trous noirs seulement un peu plus massifs que le Soleil. Même si quelques trous noirs supermassifs ont également été observés de cette manière, les astronomes ont seulement été capables d’enregistrer un petit nombre de cycles de rotation, ce qui réduit leurs certitudes concernant ces trous noirs.

Selon un communiqué de la NASA, les chercheurs impliqués dans le projet espèrent que leur découverte va encourager les astronomes à rechercher des événements similaires et une meilleure compréhension de la manière dont les étoiles interagissent avec les trous noirs.

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