Ce trou noir dont l'observation nous a réservé une énorme surprise

Atlantico.fr :Nous observons depuis longtemps Cygnus X1. Il a d’ailleurs été le premier trou noir stellaire découvert grâce à ses émissions de rayons X. Néanmoins, nous découvrons encore de nouvelles choses à son propos. Une équipe internationale d’astrophysiciens a publié dans Science un article remettant en cause notre connaissance des trous noirs à partir de Cygnus X1. Comment l’observation de Cygnus X1 a-t-elle permis de remettre en cause nos modèles de formation des trous noirs ? 

Anna Alter : C’est le premier candidat au titre de trou noir stellaire reconnu en tant que tel. Comme tous ses semblables, il est né à la suite de la mort d’une étoile massive dont le cœur épuisé s’est effondré sur lui-même en creusant un puits dans l’espace-temps. L’infarctus stellaire a laissé comme séquelles ce trou noir troublant qui, en avalant tout, même sa propre lumière, serait resté invisible s’il n’avait été en couple avec une étoile géante bleue dont il siphonne le gaz. La matière arrachée à sa partenaire brillante tombe dans son entonnoir en émettant des rayons X qui sont captés. C’est donc en déshabillant sa compagne qui lui tourne autour, qu’il s’est fait remarqué dans la Constellation du Cygne. On a découvert son manège et évalué à la louche sa masse. En fait, lui et elle sont indissociables, ils font la paire et ce sont les deux qu’on appelle Cygnus X1. Une équipe internationale d’astrophysiciens a observé longuement cette binaire X en mobilisant le réseau  de radiotélescopes du Very Long Baseline Array (VLBA), soit une dizaine d’instruments séparés par des milliers de kilomètres qui fusionnent leurs « images »  pour obtenir virtuellement l’équivalent d’un dispositif géant de la taille de la terre. Les résultats viennent d’être publiés dans la sérieuse revue Science : tout ce qu’on savait du couple est à revoir. D’abord la distance : le trou noir et sa belle étoile ne crèchent pas à moins 6300 années-lumière comme on le pensait mais à 7200 années lumières, ce qui change tout. Connaissant l’éloignement et la luminosité apparente de l’étoile bleue, on a pu connaître ses mensurations et elle est beaucoup plus grosse qu’on ne l’imaginait : elle fait 40 fois notre soleil. La masse et la vitesse du trou noir ont également été revues à la hausse, il serait 21 fois plus massif que notre astre du jour et rapide comme l’éclair tournerait sur lui-même comme une toupie à une vitesse proche de la lumière…ce qui pose des petits problèmes.

Au-delà des trous noirs, avons-nous appris des informations sur l’évolution des étoiles dans notre galaxie ? 

Ce n’est pas au-delà, mais à propos…Théoriquement, le trou noir ne devrait représenter qu’une fraction de l’étoile mère en fin de vie qui, en explosant, l’a mis au monde. Or, celui-là fait vingt et une masses solaires, c’est beaucoup. Donc de deux choses l’une: soit l’agonisante n’a pas explosé et ne s’est pas débarrassée de ses couches extérieures, soit elle était énorme…D’autant que les étoiles massive sujettes à des vents stellaires violents perdent abondamment de la matière de leur vivant. Certaines crachent dans l’espace quotidiennement l’équivalent  de la masse de la terre. D’après les calculs, le trou noir  qu’elles laissent derrière elles ne devrait pas dépasser la dizaine de masses solaires. Dans le genre stellaire, Cygnus X1 est le trou noir le plus massif identifié à ce jour. Son étoile mère aurait elle manqué de souffle ?

Comment les chercheurs sont-ils parvenus à faire de telles découvertes ? Allons-nous en apprendre encore plus en observant des trous noirs dans d’autres galaxies ?

Les astrophysiciens sont arrivés à ces conclusions par l’observation, le calcul et grâce au réseau VLBA  qui avec ses dix antennes de 25 mètres disposées aux quatre coins du territoire américain est très puissant...  Oui, on a encore beaucoup de choses à apprendre en observant les trous noirs d’ici ou d’ailleurs. Rien que dans notre Voie lactée, ils seraient selon les dernières estimations près de 10 000 dont environ 500 au centre, sans parler du trou noir géant qui lui ronge le cœur.  Cygnus X 1 qui a longtemps été considéré comme le plus proche de nous a été devancé en 2020 par HR 6819, en fait un couple à trois, composé de deux étoiles et un trou noir sis à 1120 années lumière de nous. Notre espace-temps est mité par des trous noirs, reste à savoir depuis quand, comment et pourquoi…