Communiqué de presse

Un instrument de l’ESO découvre le trou noir le plus proche de la Terre

L’imperceptible objet est accompagné de deux étoiles visibles à l’oeil nu

6 mai 2020

Une équipe d’astronomes de l’Observatoire Européen Austral (ESO) et d’autres instituts a découvert l’existence d’un trou noir distant de 1000 années lumière seulement de la Terre. Ce trou noir est le plus proche du Système Solaire détecté à ce jour et compose un système triple visible à l’oeil nu. Grâce au télescope MPG/ESO de 2,2 mètres installé à l’Observatoire de La Silla de l’ESO au Chili, l’équipe a pu suivre les mouvements de ses deux étoiles compagnons et déduire l’existence de cet objet invisible. Aux dires des astronomes, ce système pourrait bien n’être que la partie émergée de l’iceberg : de nombreux trous noirs similaires pourraient être découverts dans un avenir proche.

“Nous avons été très surpris de constater qu’il s’agissait du tout premier système stellaire composé d’un trou noir visible à l’œil nu” précise Petr Hadrava, scientifique émérite de l’Académie des Sciences de la République Tchèque à Prague et co-auteur de l’étude. Situé dans la constellation du Télescope, le système est si proche de nous que les étoiles qui le composent peuvent être observées à l’oeil nu par temps clair et par nuit noire depuis l’hémisphère sud. “Ce système est constitué du trou noir le plus proche de la Terre connu à ce jour” ajoute Thomas Rivinius, scientifique de l’ESO et auteur principal de l’étude publiée ce jour au sein de la revue Astronomy & Astrophysics.

A l’origine, l’équipe a observé le système baptisé HR 6819 dans le cadre d’une étude consacrée aux systèmes d’étoiles doubles. Toutefois, l’analyse de leurs observations révéla l’existence inattendue d’un troisième objet, parfaitement inconnu, au sein de HR 6819 : un trou noir. Les observations effectuées au moyen du spectrographe FEROS installé sur le télescope MPG/ESO de 2.2-metres à La Silla montrèrent que l’une des deux étoiles visibles à l’oeil nu orbitait, sur une période de 40 jours, autour d’un imperceptible objet, tandis que la seconde étoile se trouvait à plus grande distance de cette paire intérieure.

Dietrich Baade, astronome émérite à l’ESO Garching et co-auteur de l’étude, de préciser : “Les observations nécessaires à déterminer la période de 40 jours ont dû être menées sur plusieurs mois. Ce qu’a permis la mise en place du programme pionnier de service d’observation de l’ESO grâce auquel les observations sont effectuées par le personnel de l’ESO au bénéfice des scientifiques qui les ont demandées”.

Le trou noir dissimulé au sein du système HR 6819 est l’un des tous premiers trous noirs de masse stellaire découvert à ce jour qui n’interagit pas violemment avec son environnement et qui, par voie de conséquence, nous apparaît véritablement noir. L’équipe a pu détecter sa présence et déterminer sa masse en étudiant l’orbite de l’étoile composant la paire intérieure. “Un objet invisible doté d’une masse équivalant à 4 masses solaires ne peut être qu’un trou noir” conclut Thomas Rivinius, qui est basé au Chili.

A ce jour, les astronomes n’ont repéré que quelques dizaines de trous noirs au sein de notre galaxie, dont la plupart interagissent fortement avec leur environnement, ce qui se traduit par l’émission de puissants rayons X et les rend détectables. Toutefois, les scientifiques estiment que, depuis la naissance de la Voie Lactée, un nombre beaucoup plus élevé d’étoiles se sont effondrées en trous noirs à la fin de leur existence. La découverte d’un trou noir silencieux et invisible au sein du système HR 6819 offre des clés de détection spatiale de nombreux trous noirs dissimulés au sein de la Voie Lactée. “Des centaines de millions de trous noirs doivent s’y trouver, mais nous n’en connaissons que très peu. Savoir ce qu’il faut chercher devrait nous permettre de mieux les détecter” ajoute Thomas Rivinius.

Et Dietrich Baade d’ajouter que la découverte d’un trou noir au sein d’un système triple situé à si grande proximité suggère que nous n’apercevons que “la partie émergée d’un formidable iceberg”.

En outre, les astronomes pensent que leur découverte pourrait éclairer un second système. “Nous avons réalisé qu’un autre système, baptisé LB-1, pourrait également être un système triple. Toutefois, de plus amples observations sont nécessaires pour confirmer notre intuition” précise Marianne Heida, post-doctorante à l’ESO et co-auteur de la publication. “LB-1 est un peu plus éloigné de la Terre mais relativement proche à l’échelle astronomique, laissant supposer que ce type de système existe en nombre probablement beaucoup plus élevé. Leur découverte suivie de leur étude nous permettrait de mieux connaître la formation et l’évolution de ces rares étoiles de plus de huit masses solaires dont l’existence s’achève en explosion de supernova, laissant derrière elles un trou noir.”

Les découvertes de ces systèmes triples composés d’une paire intérieure et d’une étoile distante pourraient également nous renseigner sur les violents processus de fusion cosmique qui libèrent des ondes gravitationnelles suffisamment puissantes pour être détectées sur Terre. Certains astronomes pensent que les processus de fusion peuvent se produire au sein de systèmes semblables, en terme de configuration, à HR 6819 ou LB-1, mais dont la paire intérieure serait composée de deux trous noirs ou d’un trou noir et d’une étoile à neutrons. L’objet extérieur, situé à relative distance, peut exercer une influence gravitationnelle sur la paire intérieure au point d’initier un processus de fusion et la libération d’ondes gravitationnelles. Bien que les systèmes HR 6819 et LB-1 soient constitués d’un seul trou noir et ne comportent aucune étoile à neutrons, leur étude pourrait aider les astronomes à mieux comprendre les processus conduisant à des collisions au sein de systèmes stellaires triples.

Plus d'informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé  “A naked-eye triple system with a nonaccreting black hole in the inner binary”, publié ce jour au sein de la revue Astronomy & Astrophysics.

L’équipe est composée de Th. Rivinius (Observatoire Européen Austral, Santiago, Chili), D. Baade (Observatoire Européen Austral, Garching, Allemagne [ESO Allemagne]), P. Hadrava (Institut d’Astronomie, Académie des Sciences de la République Tchèque, Prague, République Tchèque), M. Heida (ESO Allemagne), et R. Klement (Le réseau CHARA de l’Université d’Etat de Géorgie, Observatoire du Mont Wilson, Mont Wilson, Etats-Unis).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 16 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l’Irlande, l'Italie, les Pays-Bas, la Pologne, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est l'un des plus grands télescopes conçus exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

Liens

• Publication scientifique
• Photos du télescope MPG/ESO de 2,2 mètres
• Photos de l’Observatoire de La Silla de l’ESO

Contacts

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European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tél: +49-89-6096295
Courriel: dbaade@eso.org

Petr Hadrava
Academy of Sciences of the Czech Republic
Prague, Czechia
Courriel: petr.hadrava@asu.cas.cz

Marianne Heida
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tél: +49-157-37744840
Courriel: mheida@eso.org

Thomas Rivinius
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Tél: +56 9 8288 4950
Courriel: triviniu@eso.org

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Thierry Botti (contact presse pour la France)
Réseau de diffusion scientifique de l'ESO et Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
Marseille, France
Tél: +33 4 95 04 41 06
Courriel: eson-france@eso.org

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