Il y a peut-être un second trou noir qui se cache au centre de notre galaxie
Un trou noir est un endroit dans l’espace où la gravité est si forte que ni les particules ni la lumière ne peuvent y échapper. On en trouve partout dans l’univers, notre propre galaxie abrite d’ailleurs un trou noir supermassif appelé Sagittarius A*, qui a une masse d’environ 4 millions de fois celle de notre Soleil. Mais d’après une nouvelle étude, il se pourrait que notre galaxie abrite un autre trou noir qui côtoie de près Sgr A*.
Ce deuxième trou noir pourrait avoir au moins 100 000 fois la masse du Soleil, précise Smadar Naoz, professeur agrégé de physique et d’astronomie à l’Université de Californie, Los Angeles, qui a pris part à l’étude.
Les trous noirs supermassifs et leurs compagnons
Presque toutes les galaxies, y compris notre Voie lactée, abritent un trou noir supermassif en leur centre. Un trou noir est considéré comme supermassif lorsqu’il a plus d’un million de fois la masse de notre soleil. Ces trous noir supermassifs ont généralement des masses de plusieurs millions à plusieurs milliards de fois la masse du Soleil.
Si les astronomes ne savent pas encore pourquoi il y a un trou noir supermassif au centre de chaque galaxie, une nouvelle idée laisse supposer l’existence d’un compagnon pour chaque trou noir supermassif.
Pour comprendre cette idée, il faut remonter à l’époque où l’Univers était âgé d’environ 100 millions d’années, à l’époque des toutes premières galaxies. Les galaxies étaient alors beaucoup plus petites que celles d’aujourd’hui, environ 10 000 fois moins massives que la Voie lactée. Au sein de ces premières galaxies, des trous noirs de l’ordre de dizaines à mille fois la masse du Soleil se sont formés à partir des premières étoiles mortes. Puis ces trous noirs se sont enfoncés dans le centre de gravité, au cœur de leur galaxie hôte.
Puisque les galaxies évoluent en fusionnant et en entrant en collision les unes avec les autres, les collisions entre les galaxies pourraient avoir donné naissance à des paires de trous noirs supermassifs.
Un deuxième trou noir au centre de la Voie Lactée ?
La nouvelle théorie veut que le trou noir supermassif de notre galaxie ait un ami qui tourne autour de lui en orbite étroite. Mais si deux trous noirs supermassifs sont en orbite l’un autour de l’autre, et en même temps, chacun exerce sa propre traction sur les étoiles environnantes. Les forces gravitationnelles des trous noirs tireraient alors sur ces étoiles et les feraient changer d’orbite. Dans ce cas, après une révolution complète autour de la paire de trous noirs supermassifs, une étoile ne retournerait pas exactement au même point de départ.
En utilisant une étoile bien connue, appelée S0-2, qui boucle son orbite autour du trou noir supermassif qui se trouve au centre de notre galaxie tous les 16 ans, Smadar Naoz et ses collègues ont pu envisager l’idée d’un second trou noir supermassif dans la Voie Lactée. Celui-ci aurait une masse supérieure à 100 000 fois la masse du Soleil et se trouverait à une distance d’environ 200 fois la distance entre le Soleil et la Terre. S’il existe vraiment, l’équipe de scientifique pense pouvoir détecter ses effets sur l’orbite de S0-2.
A moins que le compagnon de notre trou noir supermassif soit un petit trou noir, auquel cas il n’aurait quasiment aucun impact mesurable sur l’orbite de S0-2.
La physique des trous noirs supermassifs
Les scientifiques ont déjà pu vérifier la théorie générale de la relativité d’Einstein grâce aux mesures de l’étoile S0-2. En mai 2018, S0-2 a dépassé notre trou noir supermassif à une distance d’environ 130 fois la distance de la Terre au Soleil. Selon la théorie d’Einstein, la longueur d’onde de la lumière émise par l’étoile devrait s’étirer lorsqu’elle remonte du puits gravitationnel profond du trou noir supermassif. Les scientifiques ont pu détecter cette longueur d’onde d’étirement prédite par Einstein (qui fait apparaître l’étoile plus rouge), preuve que la théorie de la relativité générale décrit avec précision la physique de cette zone gravitationnelle extrême.
Les scientifiques attendent maintenant le deuxième passage le plus proche de S0-2, qui se produira dans environ 16 ans. Ils pourront alors tester plus de prédictions d’Einstein sur la relativité générale. Mais si le trou noir supermassif a effectivement un partenaire, alors cela pourrait modifier les résultats attendus.
D’autre part, s’il y a effectivement deux trous noirs massifs en orbite autour du centre galactique, ils devraient émettre des ondes gravitationnelles permettant de les détecter. Chose que pourra faire un détecteur spatial connu sous le nom de LISA, qui sera mis en service prochainement.
