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Les astronomes trouvent le trou noir qui tourne le plus rapidement à ce jour

Six décennies après sa découverte, le premier trou noir jamais détecté pousse encore les astronomes à se gratter la tête. Il s’avère que le monstre cosmique au cœur du système Cygnus X-1 est 50% plus massif qu’on ne le pensait auparavant, ce qui en fait le trou noir de masse stellaire le plus lourd jamais observé directement.

Sur la base de nouvelles observations, une équipe internationale de chercheurs estime que le trou noir représente 21 fois la masse de notre soleil et tourne plus vite que tout autre trou noir connu. Le poids recalculé amène les scientifiques à repenser la façon dont les étoiles brillantes qui se transforment en trous noirs évoluent et à quelle vitesse elles perdent leur peau avant de mourir.

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La masse d’un trou noir dépend des propriétés de son étoile mère, telles que la masse de l’étoile et sa métallicité (dans quelle mesure elle est constituée d’éléments plus lourds que hélium). Au cours de la vie d’une étoile, elle jette ses couches externes par des explosions de vents stellaires. Les plus grosses étoiles riches en éléments lourds perdent leur masse plus rapidement que les petites étoiles avec moins de métallicité, pensent les scientifiques.

« Les étoiles perdent de la masse dans leur environnement environnant à cause des vents stellaires qui soufflent de leur surface. Mais pour rendre un trou noir aussi lourd et tournant si rapidement, nous devons réduire la quantité de masse que les étoiles brillantes perdent au cours de leur vie » co-auteur Ilya Mandel, astrophysicien de l’Université Monash d’Australie dit dans un communiqué.

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La distance compte

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont estimé la masse de Cygnus X-1 à l’aide d’une méthode éprouvée de mesure des distances des étoiles par rapport à la Terre, appelée parallaxe. Comme la terre orbite autour du soleil, les astronomes mesurent le mouvement visible des étoiles par rapport au fond d’étoiles plus éloignées, et avec un peu de trigonométrie, ils peuvent utiliser ce mouvement pour calculer la distance entre l’étoile et la Terre.

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De plus, le trou noir de Cygnus X-1 dévore lentement son étoile compagnon bleu vif en aspirant les couches externes de cette étoile, formant un disque brillant tournant autour du trou noir. Lorsque la matière tombe dans le trou noir, elle est chauffée à des millions de degrés et émet des rayons X brillants. Une partie de cette matière s’échappe de peu du trou noir et est crachée dans de puissants jets émettant des ondes radio détectables sur Terre.

Ce sont ces jets lumineux caractéristiques que l’équipe de recherche a suivis à l’aide d’observations du Very Long Baseline Array (VLBA), un réseau de 10 radiotélescopes de la taille d’un continent répartis à travers les États-Unis, s’étendant d’Hawaï aux îles Vierges. Sur une période de six jours, ils ont suivi l’orbite complète du trou noir autour de son étoile compagnon et ont déterminé à quel point le trou noir se déplaçait dans l’espace.

Ils ont constaté que Cygnus X-1 est d’environ 7200 Années lumière de la Terre, dépassant l’estimation précédente de 6000 années-lumière. La distance mise à jour suggère que l’étoile compagnon supergéante bleue est plus brillante et plus massive qu’on ne le pensait auparavant, 40 fois plus massive que notre soleil. Et étant donné la période orbitale du trou noir, ils ont pu donner une nouvelle estimation de la masse du trou noir – un énorme 21 masses solaires.

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« En utilisant les mesures mises à jour pour la masse du trou noir et sa distance par rapport à la Terre, nous avons pu confirmer que Cygnus X-1 tourne incroyablement vite – très proche de la vitesse de la lumière et plus rapide que tout autre trou noir trouvé à ce jour, « , a déclaré le co-auteur de l’étude Lijun Gou, chercheur aux Observatoires nationaux d’astronomie de l’Académie chinoise des sciences (NAOC).

Cette découverte témoigne de la façon dont les améliorations de la sensibilité et de la précision des télescopes peuvent révéler des mystères même dans certaines des parties les plus étudiées de notre univers.

« Alors que la prochaine génération de télescopes est mise en ligne, leur sensibilité améliorée révèle l’univers de plus en plus en détail », a déclaré le co-auteur de l’étude Xueshan Zhao, chercheur au NAOC, dans un communiqué. « C’est le moment idéal pour être astronome. »

Les chercheurs ont détaillé leurs résultats le 18 février dans la revue Science.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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