Les trous noirs sont parmi les objets les plus énigmatiques de notre univers. Ces mystérieux corps célestes n'émettent aucune lumière propre et sont donc incroyablement difficiles à repérer. En réalité, on ne peut détecter les trous noirs qu'en fonction des effets qu'ils ont sur leur environnement. Les trous noirs sont de différentes saveurs et tailles, des « petits » trous noirs de masse stellaire aux trous noirs supermassifs trouvés au centre des galaxies. Les trous noirs de masse stellaire sont les derniers vestiges d'étoiles massives, né plus de 20 à 30 fois la masse de notre Soleil et ne devrait se former que dans certaines gammes de masse selon la théorie actuelle. Dans ce contexte, la découverte revendiquée, publié dans la prestigieuse revue La nature en novembre 2019, d'un trou noir 70 fois plus massif que notre Soleil a attiré l'attention de la communauté astronomique.

Le système en question, LS V +22 25 ou LB-1 en bref, a été prétendu être un système à double étoile composé d'une étoile de 8 masses solaires et d'un trou noir de 70 masses solaires qui tournent l'un autour de l'autre en seulement 80 jours, de la même manière que les planètes orbitent autour des étoiles. Les données utilisées dans l'étude originale ont montré deux signatures spectrales qui se déplaçaient de différentes manières :une signature claire appartenant à l'étoile et une autre, Plus subtil, qui a été interprété comme appartenant à la matière autour du trou noir, traçant ainsi son mouvement orbital. Sur la base du mouvement de ces deux signatures, les auteurs originaux sont arrivés à leur conclusion controversée.

"Un trou noir stellaire aussi massif remet en question tout ce que nous savons sur l'évolution des étoiles massives, " dit Michael Abdul-Masih, un doctorat étudiant de l'Institut d'Astronomie de la KU Leuven en Belgique. "La théorie nous dit que dans cette gamme de masse, quand une étoile meurt, elle doit s'annihiler complètement sans rien laisser derrière elle, et certainement pas un trou noir aussi massif."

L'interprétation de la deuxième signature a depuis fait l'objet d'un examen minutieux. En utilisant des données à plus haute résolution du télescope Mercator financé par les Flamands sur l'île de La Palma (Espagne), l'équipe de la KU Leuven a effectué plusieurs simulations et a conclu que l'interprétation originale du système était en fait incorrecte.

« Alors que nous examinions plus attentivement les données disponibles, nous avons commencé à réaliser que quelque chose ne semblait pas tout à fait correct », explique Michael Abdul-Masih. « La deuxième signature ne s'est pas comportée comme nous l'avions prévu. C'est alors que j'ai réalisé que peut-être cette deuxième signature ne bougeait pas du tout, mais ne semble le faire qu'à cause du mouvement de l'étoile." "C'est un peu comme la fausse impression de bouger que vous avez en étant assis dans un train et le train à côté de vous commence à bouger alors que vous ne l'êtes pas.", explique plus loin le professeur Hugues Sana de la KU Leuven.

L'équipe a rapidement testé cette interprétation et a découvert qu'elle était en effet capable de reproduire les observations sans avoir besoin d'un trou noir aussi massif dans le système.

"C'était assez excitant lorsque nous avons vu les résultats pour la première fois. Les simulations correspondaient parfaitement aux observations et nous avons pu prouver que LB-1 ne contient pas un trou noir de masse solaire de 70 comme on le pensait à l'origine, " conclut Julia Bodensteiner, un autre doctorat étudiant dans l'équipe du Prof. Sana.

Les conclusions de Ph.D. l'étudiant Abdul-Masih apparaît dans la prestigieuse revue La nature cette semaine et résolvez l'énigme posée par la prétendue présence d'un énorme trou noir dans LB1. Même si les astronomes peuvent pousser un soupir de soulagement que LB-1 ne viole pas la théorie de l'évolution stellaire, ce système est en effet remarquable et fera sûrement l'objet d'études complémentaires dans le futur.