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A-t-on assisté à la première naissance d'un trou noir ?

En juin, des télescopes ont observé un étrange événement à 200 millions d'années-lumières de la Terre. Des astrophysiciens pensent qu'il s'agit de notre premier aperçu de la naissance d'un trou noir.

Un événement cosmique aperçu dans le ciel est peut-être notre première image de la naissance d'un trou noir. Le 10 janvier 2019, l'université Northwestern (Illinois, États-Unis) a annoncé que l'une de ses équipes de chercheurs envisageait cette hypothèse.

Leur étude, à paraître dans The Astrophysical Journal, a été présentée devant l'Union américaine d'astronomie le jour même. Un premier jet avait été prépublié sur le site arXiv.org le 25 octobre : les astrophysiciens écrivent que l'événement « AT2018cow » survenu le 16 juin 2018 implique probablement « un objet compact (comme [...] un trou noir). »

L'événement s'est produit dans la constellation d'Hercule, à environ 200 millions d'années-lumière de la Terre et près d'une galaxie baptisée CGCG 137-068. Il doit son surnom de « vache » à son nom officiel, qui a formé par hasard le mot « cow ».

L'effondrement d'une étoile

Comme l'explique la Nasa, cette « vache » cosmique a surpris plus d'un astronome. L'explosion a dégagé une lumière « 10 fois plus brillante qu'une supernova classique ». Elle a ensuite mis plusieurs mois à s'estomper, assure l'agence sur la base des relevés astronomiques ATLAS à Hawaii.

Pour Raffaela Margutti, astrophysicienne à l'université Northwestern et co-autrice de l'étude, AT2018cow représente « la formation d'un trou noir ou une étoile à neutrons. » Les images des télescopes auraient immortalisé une étoile en train de s'effondrer pour devenir l'un ou l'autre de ces objets compacts.

L'extrême brillance de la « vache » serait quant à elle liée à la présence de débris proches, dont la vitesse avoisinait 30 000 kilomètres par seconde. Il a fallu à peine deux semaines à AT2018cow pour émettre une telle puissance, un phénomène inhabituellement court dans l'espace.

Pourquoi une telle luminosité ?

Pour parvenir à cette conclusion, les scientifiques ont utilisé des rayons X de haute puissance (c'est-à-dire un rayonnement électromagnétique). C'est cette technologie qui leur a permis de soupçonner que la « vache » semble très compacte.

Mais comment expliquer qu'elle soit aussi lumineuse, alors que les débris auraient pu cacher la lumière ? Les chercheurs pensent que l'étoile qui s'est probablement repliée avait une masse faible : elle n'a donc pas émis suffisamment de débris pour empêcher les rayons X de voir la lumière.

« Nous savons en théorie comment les trous noirs et les étoiles à neutron se forment quand une étoile meurt, mais nous ne les avions jamais vues juste après leur naissance », s'enthousiasme désormais Raffaela Margutti.

Les trous noirs n'ont pas fini de révéler leurs mystères, qu'ils portent sur leur naissance ou ce qu'il advient lorsqu'ils entrent en collision.