Le trou noir central de la Voie lactée pourrait avoir un “compagnon” plus petit

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Comme c’est le cas pour les étoiles, de nombreux trous noirs peuvent également résider dans des systèmes binaires, c’est-à-dire qu’ils peuvent graviter autour d’un centre commun avec un autre trou noir. C’est l’avis de Smadar Naoz, professeur associé de physique et d’astronomie à l’UCLA College.
Selon le scientifique en question, les paires de trous noirs supermassifs pourraient être très courantes, bien plus que ce que l’on supposait auparavant.

Le trou noir au centre de la Voie lactée pourrait avoir un compagnon

Dans ce contexte, le chercheur considère le trou noir au centre de notre galaxie. Appelé Sgr A*, ce trou noir a une masse estimée à environ 4 millions de masses solaires. Les scientifiques ont déduit son existence et sa masse en étudiant et en analysant les orbites des étoiles les plus proches du trou noir, orbites clairement influencées par l’énorme masse du trou noir.
Selon le chercheur, qui publie une étude dans arXiv en décembre 2019 sur le sujet, Sgr A* pourrait avoir un trou noir “compagnon” plus petit. Ce trou noir plus petit pourrait avoir une masse de 100 000 fois celle du Soleil.

Fusion de galaxies

La théorie est basée sur la fusion des galaxies. Ces phénomènes se produisent encore aujourd’hui, mais ils se sont produits principalement lorsque l’univers était très jeune, dès 100 millions d’années. Au cours de cette époque primordiale, les galaxies étaient beaucoup plus petites que la taille moyenne actuelle mais étaient beaucoup plus massives.
Dans ces galaxies primordiales, les étoiles les plus massives ont fini par mourir en créant des trous noirs. Celles-ci avaient tendance à se trouver au centre des galaxies, à s’enfoncer dans leur propre gravité et à devenir “supermassives” (au moins 1 million de fois la masse du Soleil).

Des paires de trous noirs supermassifs se sont formées.

À cette époque, les fusions de galaxies étaient très courantes. Cela signifie que lorsque deux galaxies ont fusionné, des paires de trous noirs supermassifs se sont formées. Nous avons trouvé de nombreuses traces indiquant que la Voie lactée a également fusionné avec d’autres galaxies dans le passé, notamment des galaxies plus petites. Cela pourrait signifier que le trou noir supermassif au centre de notre galaxie pourrait en fait avoir un trou noir “compagnon”, vestige de l’une de ces fusions.

Comment le détecter ?

Le trou noir compagnon de Sgr A* a pu être identifié, une fois encore, en analysant les influences gravitationnelles du plus petit trou noir. En fait, ce dernier exercerait également sa propre attraction sur l’autre trou noir.
Toutefois, le second trou noir exercerait également une influence gravitationnelle sur les étoiles du centre de la Voie lactée qui entoureraient le couple hypothétique. Cette attraction produirait de petits changements dans les orbites qui pourraient être détectés en tenant compte également de la présence d’un autre trou noir beaucoup plus grand à proximité.

L’analyse de l’étoile S0-2

À cet égard, on pourrait analyser l’étoile S0-2, l’une des étoiles les plus étudiées parmi celles qui sont proches du trou noir supermassif central. Les analyses effectuées jusqu’à présent semblent déjà exclure l’idée qu’un autre trou noir d’une masse supérieure à 100 000 fois la masse du Soleil puisse exister autour du trou noir supermassif central, qui est environ 200 fois plus éloigné que la distance moyenne entre le Soleil et la Terre. Toutefois, un deuxième trou noir, plus petit, pourrait encore se trouver à cette distance : simplement, pour une raison inconnue, il ne produirait pas d’influence gravitationnelle sur SO-2.

Utilisation des ondes gravitationnelles

En outre, les ondes gravitationnelles pourraient être utilisées pour détecter le plus petit trou noir, comme on le fait déjà aujourd’hui pour détecter les fusions de trous noirs et d’étoiles à neutrons.
L’hypothétique paire de trous noirs au centre de la Voie lactée produirait effectivement des ondes gravitationnelles, mais celles-ci se propageraient à des fréquences très basses par rapport à celles d’une fusion entre deux trous noirs.
Un détecteur d’ondes gravitationnelles basé dans l’espace serait nécessaire pour les détecter, et heureusement, un tel détecteur est déjà prévu. Il s’agit de LISA, un projet de la NASA. LISA pourrait éventuellement détecter ces ondes gravitationnelles plus faibles, apportant ainsi la preuve de l’existence d’un second trou noir au centre de notre galaxie.

Notes

  • [1912.04910] Un ami caché pour le trou noir du centre galactique, Sgr A*
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