Un deuxième trou noir pourrait accompagner Sagittarius A*, le trou noir supermassif situé au centre de la Voie lactée. Des scientifiques ont étudié l'orbite d'une étoile pour estimer quelle serait la masse de ce compagnon, s'il existe.

Sagittarius A* (Sgr A*), le trou noir supermassif au centre de notre galaxie, pourrait avoir pour compagnon un autre trou noir. Des scientifiques expliquent pourquoi il ne faut pas exclure cette possibilité dans une étude publiée le 10 décembre 2019 sur la plateforme arXiv.org. Ils tentent d’estimer la masse de ce possible trou noir.

« Nous examinons ici la possibilité que le trou noir au centre de notre galaxie ait un compagnon. Si Sgr A* possède un compagnon caché, une multitude d’effets observables peut se produire », écrivent les auteurs de cette étude. Ils émettent l’hypothèse qu’un trou noir supermassif binaire puisse exister au cœur de la Voie lactée. Ils montrent ensuite que si le compagnon de Sagittarius A* existe, il n’est probablement pas supermassif.

L’emplacement de Sagittarius A*. // Source : Wikimedia/CC/Christian Bergner (photo recadrée et modifiée)

Qu’est-ce qu’un trou noir ?

« Un trou noir est un endroit de l’espace où la gravité est si forte que ni les particules ni la lumière ne peuvent s’en échapper », résume Smadar Naoz, professeure associée au département de physique et d’astronomie à l’université de Californie à Los Angeles, co-autrice de l’étude, dans un article publié dans The Conversation. On estime que toutes les grandes galaxies, dont la Voie lactée, possèdent un trou noir supermassif (des géants qui font au moins un million de masses solaires) en leur centre. Avec ses 4 millions de masses solaires, Sagittarius A* fait partie de ce groupe. S’il possède un compagnon, les auteurs de la nouvelle étude expliquent que ce doit être un autre trou noir, dont la masse ne pourrait excéder 100 000 fois celle du Soleil.

Que se passerait-il si Sagittarius A* avait bien un compagnon et qu’il s’agissait d’un trou noir supermassif ? Les deux trous noirs seraient en orbite l’un autour de l’autre, tout en ayant chacun un effet sur les étoiles situées dans leur environnement. « Les forces gravitationnelles des trous noirs tirent sur ces étoiles et les font changer d’orbite », poursuit Smadar Naoz.

Sgr A* est situé dans la constellation du Sagittaire. // Source : Flickr/CC/Demeter Alexandria (photo recadrée)

Quelle serait la masse de ce potentiel compagnon ?

Pour savoir si le trou noir de la Voie lactée pourrait avoir un compagnon, les chercheurs ont utilisé des informations sur « S0-2 », une étoile très proche de Sagittarius A*. Grâce à elle, les scientifiques ont pu écarter l’hypothèse que ce compagnon serait un autre trou noir supermassif. « S’il y avait un tel compagnon, mes collègues et moi aurions détecté ses effets sur l’orbite de S0-2 », résume Smadar Naoz. Cela n’invalide pas l’hypothèse selon laquelle il pourrait bien y avoir un compagnon, mais il serait moins massif. Si un autre trou noir accompagne Sgr A*, sa masse ne peut pas être supérieure à 100 000 fois celle du Soleil, selon les chercheurs.

Le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée pourrait donc avoir un compagnon caché. Les scientifiques concluent qu’un tel compagnon, s’il existe, pourrait être détectable en utilisant la future mission LISA (« Laser Interferometer Space Antenna ») de l’ESA, qui doit permettre de détecter des ondes gravitationnelles dans l’espace.

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