Astronomie Un nouveau trou noir détecté dans un jeune amas d'étoiles

Des astronomes ont détecté directement pour la première fois un trou noir dans un très jeune amas d'étoiles en dehors de notre galaxie, en observant son influence sur une étoile voisine. Cette méthode promet de nouvelles découvertes de ces objets difficiles à cerner.

«Il y a tant de trous noirs dans l'Univers, mais nous ne les connaissons pas parce que nous ne pouvons pas les voir», explique à l'AFP Sara Saracino, astrophysicienne à l'Institut de recherche en astrophysique de l'Université de Liverpool en Grande-Bretagne.

Leur couleur noire traduit simplement le fait que ces astres sont, par définition, invisibles. Leur force gravitationnelle, celle qui cloue les hommes à la surface de la Terre, est si puissante que même la lumière ne peut s'en échapper.

Détection indirecte et directe

On peut les détecter indirectement, par le rayonnement émis à leur frontière quand ils absorbent de la matière, ou par les ondes gravitationnelles que provoque par exemple la fusion de deux trous noirs. Et sinon directement, lorsque la proximité du trou noir avec une étoile proche perturbe l'orbite de cette dernière.

Grâce à cette technique, l'équipe menée par Sara Saracino a découvert un trou noir d'une masse d'environ onze soleils, située dans l'amas d'étoiles NGC 1850 du Grand nuage de Magellan, une galaxie «proche» de la Voie lactée, à quelque 160'000 années-lumière. Ce «petit» trou noir déforme un peu son étoile proche, qui «pèse» cinq masses solaires.

«C'est la première fois qu'on en détecte un avec cette technique dans un très jeune amas», en dehors de notre Voie lactée, dit la scientifique, dont l'étude paraît dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Zones très peuplées

Pour trouver l'oiseau rare, les scientifiques ont utilisé MUSE, un spectrographe à grand champ, installé depuis quelques années seulement sur le Très grand télescope de l'Observatoire austral européen (ESO) au Chili.

Il a permis d'"observer une zone très peuplée», selon Sebastian Kammann, co-auteur de l'étude, cité dans un communiqué de l'ESO publié jeudi, «avec des informations sur des milliers d'étoiles d'un seul coup, dix fois plus qu'avec tout autre instrument».

La jeunesse toute relative de l'amas – moins de 100 millions d'années – est un atout, car «on y trouve un genre de trous noirs très différents, dans le sens où ils ont été formés très récemment», explique Sara Saracino. Ils n'ont ainsi pas eu le temps d'être expulsés, «comme c'est le cas avec les très vieux amas d'étoiles», ni surtout d'interagir entre eux.

Le fait qu'ils soient jeunes et encore «poids-légers» intéresse d'autant plus les scientifiques, qui cherchent à caractériser toute la gamme des trous noirs. De masse «stellaire», comme celui identifié par l'équipe de Sara Saracino, jusqu'aux supermassifs atteignant plusieurs millions de masses solaires, en passant par les «intermédiaires», dont l'existence même reste disputée.

clsi