Un trou noir de masse stellaire est un objet compact dont la masse est supérieure à trois masses solaires. Il est si dense et possède une force d'attraction si puissante que même la lumière ne peut s'en échapper. Ils ne peuvent pas être observés directement, mais uniquement via des effets secondaires - par exemple, dans le cas d'un trou noir se nourrissant d'une étoile compagne. En général, quand la matière tombe sur un trou noir, elle le fait "silencieusement" au moyen d'un disque d'accrétion. Cependant, il y a des périodes où cette chute est violente et éclate, produisant une forte explosion de luminosité des rayons X.

Les systèmes binaires composés d'une étoile donnant de la masse à un trou noir sont des laboratoires indispensables à la compréhension des phénomènes physiques les plus extrêmes de l'univers, comme l'effondrement d'une étoile massive dans un trou noir ou une étoile à neutrons. Jusqu'à maintenant, une soixantaine de candidats à ce type de trou noir ont été trouvés dans la Voie lactée via la détection d'éruptions transitoires de rayons X, mais seulement 17 d'entre eux ont été confirmés. Ceci est dû aux difficultés inhérentes à l'étude du mouvement d'une étoile compagne autour d'un trou noir afin d'en déduire sa masse et de confirmer le type d'objet.

Les chercheurs n'ont qu'une connaissance limitée de la formation et de l'évolution de ce type d'objet en raison du petit nombre de binaires connus contenant un trou noir. Ainsi, il est important de développer de nouvelles stratégies pour découvrir la population cachée d'objets qui ne sont pas en phase active, et n'émettent donc pas de rayons X.

Les chercheurs de l'IAC Jorge Casares, et Miguel A. Pérez Torres ont testé une nouvelle technique mesurant la luminosité de ces paires binaires avec une combinaison de filtres centrés sur la raie de l'hydrogène H-alpha. Les mesures renseignent sur l'intensité et la largeur de cette ligne, qui se forme dans le disque d'accrétion autour du trou noir. En particulier, la largeur de H-alpha peut être utilisée comme indicateur de la force du champ gravitationnel, et peut donc être utilisé comme diagnostic de la présence d'un trou noir. Cette technique pourrait révéler efficacement de nouveaux binaires de trous noirs dans une phase inactive.

Pour démontrer l'utilité de leur technique, ils ont observé quatre systèmes avec des trous noirs confirmés en utilisant un ensemble de filtres spéciaux sur ACAM, un instrument sur le télescope William Herschel (WHT) de 4,2 mètres du groupe de télescopes Isaac Newton à l'observatoire Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma). Les résultats ont ensuite été comparés avec des mesures directes de la largeur de la raie H-alpha obtenues avec le spectrographe ISIS sur le Gran Telescopio de Canarias (GTC). Le résultat a montré qu'il est pratique de mesurer la largeur de la raie H-alpha en utilisant des techniques photométriques, ce qui ouvre la porte à une détection plus efficace des trous noirs inactifs dans les systèmes binaires.

Ils estiment qu'une analyse d'environ 1000 degrés carrés (10 pour cent) de la zone du plan galactique avec cette stratégie devrait détecter au moins 50 nouveaux objets de ce type, qui est trois fois la population connue actuellement. Cette recherche pourrait également donner un recensement détaillé d'autres populations galactiques, telles que les variables cataclysmiques de courte période, binaires X contenant des étoiles à neutrons, et des binaires ultra-compacts avec une période inférieure à une heure.