Pour expliquer des émissions de rayons X, un astrophysicien pose l'hypothèse qu'une étoile serait piégée en orbite autour d'un trou noir. Un peu de matière de cette naine blanche serait absorbée quand elle passe au plus près du trou noir.

C’est un étrange ballet céleste qui aurait lieu à 250 000 années-lumière de nous : une étoile, piégée en orbite autour d’un trou noir, survivrait alors que celui-ci happe progressivement un peu de sa matière. Cette étonnante découverte a été rapportée le 24 avril 2020 par l’université de Leicester et fait d’objet d’une étude publiée dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

En septembre dernier, des scientifiques ont découvert un phénomène surprenant dans la galaxie GSN 069 : des rayons X émis avec une régularité inattendue — toutes les 9 heures –, aux alentours d’un trou noir supermassif. Lorsque ces objets célestes absorbent de la matière, ils émettent effectivement des rayons X. Ce n’est donc pas cela qui a surpris les scientifiques, mais la régularité du signal. Pour Andrew King, professeur d’astrophysique à l’université de Leicester et auteur de la nouvelle étude, l’explication serait liée à la présence d’une étoile, une naine blanche.

Vue d’artiste d’une naine blanche. // Source : ESO/L. Calçada (photo recadrée)

Il décrit un phénomène d’ « accrétion d’une naine blanche de faible masse dans une orbite très excentrique autour de son trou noir central ». Il estime la masse de cette naine blanche à 0,21 masses solaires. D’après lui, cet astre est l’ancien « noyau d’une géante rouge capturée » par le trou noir, c’est-à-dire d’une étoile dont la masse est bien plus imposante que celle du Soleil. Le sort de cette étoile peut sembler particulier, puisqu’elle serait parvenue à éviter d’être avalée par le trou noir, mais se serait retrouvée coincée en orbite autour de lui.

Une manière pour les trous noirs de grandir ?

« À son passage le plus rapproché, environ 15 fois le rayon de l’horizon des événements du trou noir, du gaz est extrait de l’étoile dans un disque d’accrétion autour du trou noir », résume Andrew King dans le communiqué de l’université. C’est ce phénomène qui libère, selon lui, les rayons X qui ont été détectés. Or, contrairement à ce que l’on pourrait penser, il est fort possible qu’un tel événement ne soit pas si rare dans l’Univers. L’astrophysicien pense même que « de telles rencontres pourraient être l’un des principaux moyens pour les trous noirs de la taille de celui-ci de se développer ». Même si ces situations sont rarement observées, elles pourraient bien être plus courantes que les collisions.

Ce sont les données de deux télescopes qui ont servi à étudier l’environnement du trou noir situé au centre de la galaxie GSN 069 : l’observatoire à rayons X Chandra, ainsi que l’observatoire spatial XMM-Newton de l’Agence spatiale européenne.

Si cette hypothèse est la bonne, l’évolution de la naine blanche promet d’être très intéressante. Si l’astre continue de perdre peu à peu de la masse, il pourrait devenir un jour une planète. « Ce sera un moyen remarquablement lent et compliqué pour l’Univers de créer une planète ! », s’amuse Andrew King. Quoiqu’il en soit, l’astrophysicien affirme que la naine blanche n’aura d’autre échappatoire que d’être très lentement happée par le trou noir.

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