Vue d'artiste d'un trou noir en rotation entouré d'un disque d'accrétion. Les astromères ont utilisé la spectroscopie aux rayons X pour mesurer le spin d'un trou noir de masse solaire dans la Voie lactée. Crédit :ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser
Un trou noir, au moins dans notre compréhension actuelle, se caractérise par le fait de n'avoir "pas de cheveux, " C'est, il est si simple qu'il peut être complètement décrit par seulement trois paramètres, sa masse, son spin et sa charge électrique. Même s'il s'est formé à partir d'un mélange complexe de matière et d'énergie, tous les autres détails sont perdus lorsque le trou noir se forme. Son puissant champ gravitationnel crée une surface environnante, un "horizon, " et tout ce qui traverse cet horizon (même la lumière) ne peut s'échapper. D'où la singularité apparaît noire, et tous les détails sur le matériel entrant sont également perdus et digérés dans les trois paramètres connaissables.
Les astronomes sont capables de mesurer les masses des trous noirs d'une manière relativement simple :en observant comment la matière se déplace dans leur voisinage (y compris d'autres trous noirs), affecté par le champ gravitationnel. Les charges des trous noirs sont considérées comme insignifiantes, car les charges descendantes positives et négatives sont généralement comparables en nombre. Les spins des trous noirs sont plus difficiles à déterminer, et les deux reposent sur l'interprétation de l'émission de rayons X du bord intérieur chaud du disque d'accrétion autour du trou noir. Une méthode modélise la forme du continuum des rayons X, et il repose sur de bonnes estimations de la masse, distance, et angle de vue. Les autres modélisent le spectre des rayons X, y compris les raies d'émission atomique observées qui sont souvent vues dans la réflexion du gaz chaud. Cela ne dépend pas de la connaissance d'autant d'autres paramètres. Les deux méthodes ont en général donné des résultats comparables.
L'astronome du CfA James Steiner et ses collègues ont réanalysé sept ensembles de spectres obtenus par le Rossi X-ray Timing Explorer d'une explosion d'un trou noir de masse stellaire dans notre galaxie appelé 4U1543-47. Les tentatives précédentes pour estimer la rotation de l'objet à l'aide de la méthode du continuum ont entraîné des désaccords entre les articles qui étaient considérablement plus importants que les incertitudes formelles (les articles supposaient une masse de 9,4 masses solaires et une distance de 24 700 années-lumière). Grâce à un réajustement minutieux des spectres et des algorithmes de modélisation mis à jour, les scientifiques rapportent un spin de taille intermédiaire aux précédents, d'ampleur modérée, et établi à un niveau de confiance de 90 %. Comme il n'y a eu que quelques dizaines de spins de trous noirs bien confirmés mesurés à ce jour, le nouveau résultat est un ajout important.