Astronomie : pour la première fois, un trou noir a été détecté directement 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, selon une étude (en anglais) parue jeudi 11 novembre dans les Monthly Notices de la Société royale d'astronomie britannique. Ils ont utilisé une toute nouvelle méthode qui pourrait améliorer la détection 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 Sara Saracino, astrophysicienne à l'Institut de recherche en astrophysique de l'Université de Liverpool (Royaume-Uni).

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. 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. Mais cette nouvelle étude est parvenue à une détection directe, lorsque la proximité du trou noir avec une étoile proche perturbe l'orbite de cette dernière.

Une masse d'environ 11 soleils

Grâce à cette technique, l'équipe menée par Sara Saracino a découvert un trou noir d'une masse d'environ 11 soleils, située dans l'amas d'étoiles NGC 1850 du Grand nuage de Magellan, une galaxie située à quelque 160 000 années-lumière de la Voie lactée. 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 de la Royal Astronomical Society.

Pour trouver l'oiseau rare, les scientifiques ont utilisé MUSE, un spectrographe 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 (en anglais), "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'interagir entre eux ou d'être expulsés, "comme c'est le cas avec les très vieux amas d'étoiles".