Cela a pris 20 ans. Deux décennies passées à contempler le cœur dense d’Omega Centauri.
Jusqu’à présent, les sombres secrets du cluster sont restés secrets.
Les astronomes ont finalement découvert quelque chose auquel personne ne s’attendait : le premier trou noir de masse stellaire confirmé dans l’amas globulaire le plus massif de la galaxie.
L’objet, nommé oMEGACat BH-2, se cache à la vue de tous. C’est la pointe de l’iceberg. Les estimations suggèrent qu’environ 10 000 de ces objets se cachent dans l’amas, attendant d’être découverts.
Pourquoi Omega Centauri est important
Omega Centauri n’est pas simplement un autre amas d’étoiles. C’est le roi.
Située à 18 000 années-lumière de la Terre, dans le Centaure, cette bête contient 3,6 millions de masses solaires de lumière stellaire. Cela en fait le système stellaire le plus massif jamais répertorié dans la Voie Lactée.
C’est vieux. Vraiment vieux. Douze milliards d’années.
D’une largeur de 150 années-lumière, elle abrite plus de 10 millions d’étoiles. Ils sont serrés, liés gravitationnellement et bondés. Si vous viviez là-bas, le ciel nocturne ne ressemblerait pas au nôtre. Ce serait d’une luminosité aveuglante. Visible à l’œil nu dans l’hémisphère sud, elle brille d’une magnitude de 3,9.
Mais la lumière n’est pas la question. L’obscurité est.
Nous savions déjà qu’un trou noir de masse intermédiaire se trouvait en son centre. Nous le soupçonnons depuis des années en utilisant les données de Hubble. Mais les petits trucs ? Les trous noirs de masse stellaire ? Ils restaient des fantômes invisibles.
La percée de l’astrométrie
Pourquoi les avons-nous manqués ?
Les méthodes de détection standard ont échoué. La méthode de la vitesse radiale ? Trop bruyant dans un terrain aussi fréquenté. Des émissions radio ? Aucun détecté. Des éruptions de rayons X dues à un matériau en accumulation ? Rien.
L’équipe a donc essayé l’astrométrie.
Cela semble technique. Il s’agit en réalité d’un suivi précis. Vous regardez où les étoiles se déplacent au fil du temps. Si une étoile vacille – se heurte légèrement à ses voisines – elle tire sur quelque chose de massif et d’invisible.
Le Dr Matthew Whitaker et son équipe de l’Université de l’Utah n’ont pas seulement examiné quelques années de données. Ils ont exploité les archives.
Ils ont extrait plus de 20 ans d’images du télescope spatial Hubble. Ils ont ensuite affiné leur vision en utilisant de nouvelles données du télescope spatial James Webb (une collaboration entre la NASA, l’ESA et l’ASC).
La précision requise était stupéfiante. Ils mesuraient le mouvement stellaire jusqu’à des fractions de pixel.
“Il n’aurait pas été possible de trouver ces trous noirs sans ces deux télescopes spatiaux.”
Sans la longue ligne de base de Hubble et l’œil perçant de Webb, le signal aurait disparu dans le bruit.
oMEGACat BH-2 : La danse la plus lente de l’univers
C’est ici que l’histoire devient bizarre.
La plupart des trous noirs binaires sont des danseurs serrés et frénétiques. Ils tournent vers l’intérieur. Ils fusionnent. Ils crient sous forme d’ondes gravitationnelles.
Celui-ci? C’est un rouleau lent.
Le compagnon étoile orbite autour d’oMEGACat BH2 une fois tous les 94 ans.
Il s’agit de la période orbitale la plus longue jamais enregistrée pour un système binaire de trou noir. Le système s’est probablement formé de manière dynamique. L’étoile et le trou noir n’ont pas commencé ensemble. Ils sont entrés en collision et se sont capturés dans l’environnement chaotique du cluster.
Mais voici le piège.
Cette configuration est instable.
L’équipe a calculé que les rencontres avec des étoiles qui passent finiraient par détruire ce système. Cela durera moins d’un milliard d’années. C’est un clin d’œil comparé à l’âge de 12 milliards d’années du cluster. Nous l’avons trouvé au cours de sa brève fenêtre à évolution lente.
Pourquoi est-ce important ?
Au-delà de la nouveauté, cette découverte permet de calibrer notre compréhension de la physique des trous noirs. Les amas globulaires sont des usines à fusions. Ce sont les principales sources des événements d’ondes gravitationnelles que nous détectons sur Terre.
“Comprendre le processus de formation des trous noirs, puis de formation dynamique des binaires, est vital, car cela affecte notre capacité à interpréter et à comprendre les événements d’ondes gravitationnelles.”
A déclaré le Dr Anil Seth, un autre auteur de l’Université de l’Utah. Si nous ne comprenons pas la population d’ici, nous ne comprenons pas les vagues là-bas.
Le trou noir lui-même était également plus léger que prévu. Un rappel que la nature ne suit pas toujours nos modèles.
L’article décrivant cette découverte est paru dans Astrophysical Journal Letters.
Il y en a probablement 9 999 autres dans Omega Centauri.
Et ils attendent tous que nous améliorions notre vision.
