Une équipe d'astronomes de l'Observatoire européen austral (ESO) et d'autres instituts a découvert un trou noir situé à seulement 1 000 années-lumière de la Terre. Le trou noir est plus proche de notre système solaire que tout autre trouvé à ce jour et fait partie d'un triple système visible à l'œil nu. L'équipe a trouvé des preuves de l'objet invisible en suivant ses deux étoiles compagnes à l'aide du télescope MPG/ESO de 2,2 mètres à l'observatoire de La Silla de l'ESO au Chili. Ils disent que ce système pourrait n'être que la pointe de l'iceberg, car de nombreux autres trous noirs similaires pourraient être trouvés à l'avenir.

"Nous avons été totalement surpris lorsque nous avons réalisé qu'il s'agissait du premier système stellaire avec un trou noir visible à l'œil nu, " dit Petr Hadrava, Scientifique émérite à l'Académie des sciences de la République tchèque à Prague et co-auteur de la recherche. Situé dans la constellation du Télescope, le système est si proche de nous que ses étoiles peuvent être vues depuis l'hémisphère sud par temps sombre, nuit claire sans jumelles ni télescope. "Ce système contient le trou noir le plus proche de la Terre que nous connaissons, " dit le scientifique de l'ESO Thomas Rivinius, qui a dirigé l'étude publiée aujourd'hui dans Astronomie &Astrophysique .

L'équipe a initialement observé le système, appelé HR 6819, dans le cadre d'une étude des systèmes à double étoile. Cependant, en analysant leurs observations, ils ont été stupéfaits lorsqu'ils en ont révélé un troisième, corps jusque-là non découvert dans HR 6819 :un trou noir. Les observations avec le spectrographe FEROS sur le télescope MPG/ESO de 2,2 mètres à La Silla ont montré qu'une des deux étoiles visibles orbite autour d'un objet invisible tous les 40 jours, tandis que la deuxième étoile est à une grande distance de cette paire intérieure.

Dietrich Baade, Astronome émérite à l'ESO de Garching et co-auteur de l'étude, dit :« Les observations nécessaires pour déterminer la période de 40 jours ont dû être étalées sur plusieurs mois. Cela n'a été possible que grâce au système pionnier d'observation des services de l'ESO selon lequel les observations sont effectuées par le personnel de l'ESO au nom des scientifiques qui en ont besoin.

Le trou noir caché dans HR 6819 est l'un des tout premiers trous noirs de masse stellaire trouvés qui n'interagissent pas violemment avec leur environnement et, donc, apparaissent vraiment noirs. Mais l'équipe a pu repérer sa présence et calculer sa masse en étudiant l'orbite de l'étoile dans la paire interne. "Un objet invisible d'une masse au moins 4 fois supérieure à celle du Soleil ne peut être qu'un trou noir, " conclut Rivinius, qui est basé au Chili.

Les astronomes n'ont repéré que quelques dizaines de trous noirs dans notre galaxie à ce jour, presque tous interagissent fortement avec leur environnement et font connaître leur présence en libérant de puissants rayons X dans cette interaction. Mais les scientifiques estiment que, au cours de la vie de la Voie lactée, de nombreuses autres étoiles se sont effondrées dans des trous noirs alors qu'elles mettaient fin à leur vie. La découverte d'un silence, Le trou noir invisible dans HR 6819 fournit des indices sur l'endroit où pourraient se trouver les nombreux trous noirs cachés dans la Voie lactée. "Il doit y avoir des centaines de millions de trous noirs là-bas, mais nous n'en connaissons que très peu. Savoir quoi chercher devrait nous mettre en meilleure position pour les trouver, " dit Rivinius. Baade ajoute que trouver un trou noir dans un système triple si proche indique que nous ne voyons que "la pointe d'un iceberg passionnant".

Déjà, les astronomes pensent que leur découverte pourrait faire la lumière sur un deuxième système. "Nous avons réalisé qu'un autre système, appelé LB-1, peut aussi être un tel triple, bien que nous aurions besoin de plus d'observations pour dire avec certitude, " dit Marianne Heida, stagiaire postdoctoral à l'ESO et co-auteur de l'article. "LB-1 est un peu plus éloigné de la Terre mais reste assez proche en termes astronomiques, cela signifie donc qu'il existe probablement beaucoup plus de ces systèmes. En les trouvant et en les étudiant, nous pouvons en apprendre beaucoup sur la formation et l'évolution de ces étoiles rares qui commencent leur vie avec plus d'environ 8 fois la masse du Soleil et les terminent dans une explosion de supernova qui laisse derrière elle un trou noir."

Les découvertes de ces systèmes triples avec une paire interne et une étoile lointaine pourraient également fournir des indices sur les violentes fusions cosmiques qui libèrent des ondes gravitationnelles suffisamment puissantes pour être détectées sur Terre. Certains astronomes pensent que les fusions peuvent se produire dans des systèmes avec une configuration similaire à HR 6819 ou LB-1, mais où la paire interne est constituée de deux trous noirs ou d'un trou noir et d'une étoile à neutrons. L'objet extérieur distant peut avoir un impact gravitationnel sur la paire intérieure de telle manière qu'il déclenche une fusion et la libération d'ondes gravitationnelles. Bien que HR 6819 et LB-1 n'aient qu'un seul trou noir et aucune étoile à neutrons, ces systèmes pourraient aider les scientifiques à comprendre comment les collisions stellaires peuvent se produire dans les systèmes d'étoiles triples.

Cette recherche a été présentée dans l'article "A naked-eye triple system with a nonaccreting blackhole in the inner binary", publié aujourd'hui dans Astronomie &Astrophysique .