Espace

Le centre de la Voie lactée serait peuplé de milliers de trous noirs

Grâce à cette découverte, les scientifiques pourraient mieux comprendre les ondes gravitationnelles, sorte de rides de l'espace-temps.

De Sarah Gibbens
Le coeur de la Voie lactée, avec, en son centre, le trou noir supermassif Sagittaire A* (Sgr A*).

Des astronomes ont découvert des trous noirs regroupés au coeur de notre galaxie. Cette découverte, qui laisse penser que de nombreux autres trous noirs se cachent dans la Voie lactée, va permettre aux scientifiques d'étudier sous un nouvel angle les ondes gravitationnelles, ces ondulations de l'espace-temps.

Cela fait des années que les scientifiques savent qu'un énorme trou noir, baptisé Sagittaire A* (Sgr A*), se trouve au coeur de la galaxie. Cet objet céleste compact, qui a une masse équivalente à 4 milliards de fois celle du Soleil, se trouve dans un espace étroit, pas plus grand que la distance qui sépare la Terre du Soleil.

Pendant longtemps, les scientifiques pensaient qu'environ 20 000 petits trous noirs étaient en orbite dans le centre de la galaxie. Toutefois, comme leur nom le suggère, il est difficile de repérer des trous noirs directement.

Représentation de Sgr A* entouré par un nuage de poussière et de gaz. 12 petits trous noirs sont visibles dans ce nuage.

Pour contourner cette difficulté, une équipe d'astronomes a scruté le ciel à la recherche d'étoiles binaires, en particulier celles avec des trous noirs jumelées à proximité d'étoiles. Avec ces objets célestes, de la matière stellaire tombe et en tourbillonnant, le gaz forme ce que l'on appelle un disque d'accrétion autour du trou noir. Le disque de gaz est surchauffé et émet des rayons-X, que les astronomes peuvent détecter.

« Ces trous noirs ne sont que la partie visible de l'iceberg », explique Charles Hailey, astrophysicien au Columbia Astrophysics Lab et auteur principal de l'étude, qui a été publiée hier dans la revue Nature. « La seule façon de trouver ces trous noirs est de chercher ces marqueurs ».

 

DES MILLIERS D'AUTRES TROUS NOIRS À DÉCOUVRIR ?

Par la suite, l'équipe a cherché les trous noirs binaires situés à une distance d'environ trois années-lumière de Sgr A* et qui se déplacent comme s'ils étaient en train de tomber.

« Au bout d'un certain temps, ces trous noirs sont censés s'effondrer sur un trou noir supermassif, où ils sont placés en orbite », a expliqué Charles Hailey.

Les astronomes pensent qu'il a plus de trous noirs regroupés autour du centre massif de la galaxie que dans toute la Voie lactée. En se basant sur les découvertes qu'ils ont réalisé, les auteurs de l'étude estiment qu'environ 500 trous noirs binaires et jusqu'à 10 000 trous noirs peuplent la Voie lactée.

Comment sont-ils parvenus à cette conclusion ? En déduisant que les trous noirs qui disposent d'un disque d'accrétion visible ne représentent qu'une infime partie de ceux qui doivent exister.

Image de Sgr A* tirée de l'étude.

« Imaginez que vous êtes sur un terrain de foot et que vous avez à disposition une pile d'ampoules de 100 et 10 watts », continue Charles Hailey. Placez ces ampoules à plus d'1 km, et « vous pourrez toujours voir les ampoules de 100 watts, mais peut-être pas celles de 10. Le ratio étant basé sur le terrain de foot, vous pouvez déterminer combien d'ampoules ne sont pas visibles à plus d'1 km ».

Ce raisonnement se fonde sur une théorie qui considère qu'un trou noir sur 20 s'accrochera à une étoile. Même si cette théorie n'est pas prouvée, il est très probable que la galaxie abrite bien plus de trous noirs que les 60 découverts jusqu'à présent.

« Si cette théorie est fausse, même par un facteur de deux ou trois, nous y adhérerons quand même », a expliqué l'astrophysicien. « S'il n'y a qu'un millier de trous noirs dans la galaxie, c'est spectaculaire par rapport au fait de n'en avoir aucun ».

 

QUE POUVONS-NOUS APPRENDRE DES TROUS NOIRS ?

Le centre de la Voie lactée est le trou noir supermassif le plus proche étudié par les scientifiques. Il s'agit également du meilleur laboratoire pour découvrir comment les objets célestes regroupés entre eux interagissent dans l'espace.

La découverte a également des conséquences pour les scientifiques qui s'intéressent aux ondes gravitationnelles, les ondulations dans l'espace-temps générées par de puissants phénomènes cosmiques, comme une collision entre des objets massifs. En déterminant le nombre de trous noirs dans la Voie lactée, les scientifiques qui étudient les ondes gravitationnelles pourraient déterminer quelles ondulations ont été causées par un trou noir et comment elles se  sont formées.

Pour Charles Hailey, tout ce dont les astrophysiciens ont besoin se trouve au centre de la galaxie.

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