Un résidu stellaire pourrait améliorer notre compréhension des trous noirs

Il se trouve en plein dans l'étrange « écart de masse » où aucun autre objet n'a encore été trouvé.
01 juillet 2020, 2:51pm
trou noir écart de masse
C'est la toute première image d'un trou noir et de son ombre, prise par l’Event Horizon Telescope (EHT) et révélée en avril 2019. Maintenant, notre compréhension des trous noirs et des étoiles à neutrons pourrait bien s'élargir. Image : EHT

Des scientifiques ont découvert un objet mystérieux dans l'espace qui n'avait jamais été vu auparavant par les humains. Dans une étude publiée le 23 juin, les scientifiques affirment avoir trouvé un objet sans précédent qui pèse plus que la plupart des étoiles à neutrons mais moins que les trous noirs.

Lorsque les étoiles les plus massives meurent, elles s'effondrent sous leur gravité et laissent derrière elles des trous noirs. Lorsque les étoiles les plus petites meurent, elles explosent dans une supernova et laissent derrière elles des résidus d'étoiles appelés étoiles à neutrons. L'étoile à neutrons la plus massive connue à ce jour n'a pas plus de 2,5 fois la masse du Soleil et le trou noir le plus léger connu a environ cinq fois la masse du Soleil. L'écart entre les deux est immense. Et pendant des décennies, les astronomes se sont demandé si les étoiles mourantes ne laissaient pas derrière elles quelque chose qui se trouvait dans ce mystérieux « écart de masse ».

Cette « étoile à neutrons noirs », détectée en août de l'année dernière, se situe en plein dans cet étonnant « écart de masse ». L'objet a une masse solaire de 2,6, ce qui le place en plein milieu de l'espace entre les étoiles à neutrons et les trous noirs. Il a été découvert lorsqu'il a fusionné avec un trou noir de 23 masses solaires – un événement qui a généré une vague d'ondes gravitationnelles qui ont été captées par des observatoires sur Terre.

« Même si nous ne pouvons pas classer l’objet avec conviction, nous avons vu soit l’étoile à neutrons la plus lourde connue soit le trou noir le plus léger » – Vicky Kalogera

L’objet a été détecté par le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (« Observatoire d'ondes gravitationnelles par interférométrie laser », LIGO) aux États-Unis et le European Virgo Observatory, et l'étude a été publiée dans le cadre d'une collaboration internationale entre les deux. « Même si nous ne pouvons pas classer l’objet avec conviction, nous avons vu soit l’étoile à neutrons la plus lourde connue soit le trou noir le plus léger connu, déclare Vicky Kalogera, qui a coordonné la rédaction de l'article. De toute façon, cela bat un record. »

Cette découverte passionnante et sans précédent met au défi tous les modèles astrophysiques qui tentent d'expliquer l'événement, selon Mario Spera, l'un des co-auteurs de l'article. « Mais nous sommes convaincus que l'univers cherche à nous dire, pour la énième fois, que nos idées sur la façon dont les objets compacts se forment, évoluent et fusionnent sont encore très floues. »

Les ondes gravitationnelles se forment lorsque des objets massifs déforment l'espace-temps qui les entoure et envoient des ondes à travers l'univers. Les scientifiques ont détecté pour la première fois de telles ondes, formées par deux trous noirs qui se heurtent, en 2015. Depuis, la détection des ondes gravitationnelles n'a fait que s'affiner. Aujourd'hui, cette découverte ouvre des possibilités infinies pour l'espace. Elle implique également que ces événements se produisent beaucoup plus souvent que ce que les astronomes avaient prévu au départ. De plus, la grande disparité de masse entre l'objet et le trou noir qui l'accompagne – qui est neuf fois plus massif – semble remettre en question les théories sur la formation des trous noirs et des étoiles à neutrons.

Mais comment les chercheurs parviendront-ils à déterminer la nature exacte de l'objet mystérieux ? Les astronomes qui ont mené l'étude disent qu'ils attendent avec impatience les futures observations qui pourraient permettre de détecter des événements similaires.

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