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Un nouveau trou noir «  goldilocks  » pourrait être un chaînon manquant pour expliquer la taille des trous noirs

Les scientifiques ont rapporté la découverte d’un trou noir rare et de taille moyenne qui pourrait aider à répondre à l’une des questions les plus alléchantes de l’astronomie: comment leurs homologues supermassifs voient-ils le jour? Il existe deux tailles bien connues de trous noirs – à une extrémité, celles dites de classe stellaire qui sont généralement trois à dix fois la masse de notre Soleil – et à l’autre, celles supermassives, trouvées au centre de la plupart des galaxies. , y compris la Voie lactée, qui sont des millions à des milliards de fois plus lourdes.

  Le nouveau trou noir de Goldilocks pourrait manquer de lien pour expliquer la taille des trous noirs

Le nouveau trou noir a été découvert grâce à la détection d’un sursaut gamma à lentille gravitationnelle. Crédit: Impression d’artiste: Carl Knox, OzGrav

Le trou noir nouvellement détecté «goldilocks» – environ 55 000 masses solaires – pourrait être un chaînon manquant entre ces deux extrêmes, ont suggéré lundi des scientifiques dans la revue Nature Astronomy.

Jusqu’à présent, seule une poignée de trous noirs de masse intermédiaire – entre 100 et 100 000 masses solaires – a été détectée, et aucun n’a été carrément au milieu de cette plage.

Un trou noir est un objet céleste qui comprime une masse énorme dans un espace extrêmement petit. Leur attraction gravitationnelle est si forte que rien ne peut leur échapper, pas même la lumière.

Des trous noirs de classe stellaire se forment lorsqu’une étoile mourante s’effondre, mais les astronomes n’ont pas encore compris l’histoire d’origine des plus gros monstres mangeurs de matière.

« Comment pouvons-nous obtenir autant de trous noirs supermassifs dans l’Univers? » a demandé la co-auteur Rachel Webster, professeur à l’Université de Melbourne.

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L’auteur principal Eric Thrane, professeur à l’Université Monash, a déclaré que le trou noir récemment découvert « pourrait être une relique ancienne, un trou noir primordial créé avant la formation des premières étoiles et galaxies ».

« Ces premiers trous noirs peuvent être les germes des trous noirs supermassifs qui vivent aujourd’hui dans le cœur des galaxies. »

Né comme ça?

Le nouveau spécimen a été observé indirectement grâce à une légère déviation de la lumière par rapport à une explosion stellaire au début de l’Univers, à environ huit milliards d’années-lumière.

À l’aide d’une technique mise au point par Webster, les astronomes ont analysé des milliers de ces sursauts gamma – causés soit par l’effondrement violent d’une étoile ou par la fusion de deux étoiles – à la recherche de signes de lentille gravitationnelle.

Cela se produit lorsqu’un objet – dans ce cas, le trou noir intermédiaire – agit comme une lentille et plie fugitivement le chemin de la lumière lorsqu’elle se déplace vers la Terre, de sorte que les astronomes voient le même flash deux fois.

Alors que Thrane, Webster et l’auteur principal James Paynter, un candidat au doctorat, ont pu mesurer la masse de leur trou noir intermédiaire avec précision, ils ne pouvaient que spéculer sur la façon dont il s’était formé.

« Globalement, il y a trois possibilités », a déclaré Webster AFP.

Il aurait pu être forgé à partir de la fusion entre deux petits trous noirs, comme c’était le cas pour un autre trou noir intermédiaire beaucoup plus petit découvert en mai 2019.

Alternativement, il aurait pu être né comme un trou noir de classe stellaire et accumuler lentement de la masse en aspirant de la matière dans sa gueule.

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« Mais c’est un processus lent », a déclaré Webster. « Il est difficile de cultiver des trous noirs supermassifs à partir d’une graine de masse solaire au cours de l’âge de l’Univers. »

Un scénario plus probable est que leur découverte « est née de cette façon », a-t-elle déclaré. « Cela pourrait fournir la réponse. »

Les auteurs pensent qu’il y a environ 40 000 trous noirs intermédiaires dans notre seule galaxie.

Les ondes gravitationnelles qui peuvent plier la lumière – permettant la détection des trous noirs – ont été mesurées pour la première fois en septembre 2015, ce qui a valu aux scientifiques principaux un prix Nobel de physique deux ans plus tard.

Albert Einstein a anticipé les ondes gravitationnelles dans sa théorie générale de la relativité, qui théorisait qu’elles se propageaient dans l’Univers à la vitesse de la lumière.

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