Des scientifiques se sont aperçus qu’un trou noir situé dans un système binaire tourne curieusement sur lui-même. Son axe de rotation est incliné de plus de 40 degrés. C’est comme si le trou noir tournait sur le côté.

Ce trou noir ne tourne pas exactement sur lui-même comme on s’y attendait. En étudiant un système stellaire binaire (composé de deux objets), des scientifiques y ont repéré un trou noir qui tourne de façon inclinée, par rapport à l’axe de l’orbite de ce système binaire. Cette différence d’axe est estimée à plus de 40 degrés, rapporte l’Université de Turku le 25 février 2022. Une étude a été publiée la veille dans Science (une version prépubliée du texte est accessible).

« Les trous noirs astrophysiques sont décrits seulement par deux paramètres : la masse et la rotation, peut-on lire. Lorsqu’un trou noir réside dans un système binaire, il existe des paramètres supplémentaires qui définissent son observation : le taux d’accrétion de masse [ndlr : la quantité de matière avalée par le trou noir] et l’angle de désalignement entre la rotation du trou noir et la rotation orbitale. » Les objets composant le système sont en orbite, mais chacun d’eux peut aussi tourner sur lui-même.

Un trou noir accompagné par une étoile (qu’il aspire)

Ici, les auteurs travaillent sur le système MAXI J1820+070, composé d’un trou noir et d’une étoile qui lui tient compagnie. Le système est situé dans la Voie lactée, à environ 10 000 années-lumière de notre planète. La masse du trou noir est estimée à environ 8 fois celle du Soleil. Il s’agit donc d’un trou noir stellaire, né de la mort d’une étoile massive. Il avait été découvert en 2018, à l’aide de l’équipement MAXI de la Jaxa dans la Station spatiale internationale (ISS), destiné à étudier les sources de rayons X.

Généralement, dans des systèmes où un objet relativement petit est en orbite autour d’un corps plus massif, on s’attend à ce que l’axe de rotation de tous les corps soit à peu près semblable, pour l’objet massif comme pour ses satellites éventuels. C’est ce qu’on constate dans le système solaire : les planètes évoluent à peu près dans un même plan, autour du Soleil. L’axe de rotation de la Terre est très légèrement incliné par rapport à l’axe de son orbite autour du Soleil — c’est pour cela qu’il y a des saisons, d’ailleurs.

Nordic Optical Telescope
Le Télescope optique nordique. // Source : Wikimedia/CC/Michael Hanselmann (photo recadrée)

Mais ce n’est pas ce qui se passe dans ce système binaire, dans lequel les scientifiques voient par ailleurs le trou noir dérober de la matière à sa partenaire, l’étoile. Il expulse aussi de la matière sous forme de jets. C’est en les suivant que les scientifiques sont parvenus à déterminer la direction de l’axe de rotation du trou noir. Dans ces travaux, les chercheurs ont mobilisé le Télescope optique nordique de l’observatoire du Roque de los Muchachos, dans les Îles Canaries.

Le travail sur ce système est intéressant pour la connaissance plus globale des trous noirs, notamment leur formation et leur évolution. Les scientifiques ne pensaient pas trouver un écart si grand de plus de 40 degrés, qui semblent difficiles à atteindre selon les scénarios de formation des trous noirs. Il va maintenant falloir considérer cette éventualité.