Une équipe d’astronomes de l’Université de Californie, à Berkeley, a découvert pour la première fois ce qui semble être un trou noir flottant en observant l’éclaircissement d’une étoile plus éloignée, dont la lumière était déformée par le puissant champ gravitationnel de l’objet, un phénomène connu sous le nom de microlentille gravitationnelle. Selon les astronomes, la masse de l’objet compact invisible est estimée entre 1,6 et 4,4 fois celle du Soleil. Ils préviennent également que l’objet pourrait être une étoile à neutrons plutôt qu’un trou noir, car les astronomes pensent que la relique d’une étoile morte doit être plus lourde que 2,2 masses solaires pour s’effondrer en un trou noir.
Les étoiles à neutrons sont des objets denses et compacts. Mais leur gravité est contrebalancée par la pression interne des neutrons, ce qui les empêche de se comprimer davantage en trous noirs. Jessica Lu, professeur associé d’astronomie à l’UC Berkeley, a déclaré qu’il s’agissait du premier trou noir ou étoile à neutrons flottant librement détecté par microlentillage gravitationnel. Lu a ajouté qu’ils peuvent explorer et peser ces petits objets en utilisant la microlentille, et pense qu’ils ont ouvert une nouvelle fenêtre sur ces objets noirs qui ne pouvaient être vus d’aucune autre manière.
Casey Lam, un étudiant diplômé, a également participé à la recherche. Le a accepté l’analyse pour la publication.
Une étude concurrente de l’Institut scientifique du télescope spatial (STScI) de Baltimore a examiné le même événement de microlentillage et affirme que la masse de l’objet compact est plus proche de 7,1 masses solaires, ce qui indique qu’il s’agit indubitablement d’un trou noir.
Alors que les études de ce type détectent environ 2 000 étoiles par an qui ont été agrandies par microlentillage, l’ajout de données astrométriques a permis aux deux équipes de déterminer la masse et la distance de l’objet compact par rapport à la Terre.
Selon les recherches menées par l’UC Berkeley, l’objet se situerait entre 2 280 et 6 260 années-lumière. Le groupe du STScI a prédit qu’elle se trouvait à 5 153 années-lumière.
Lu et Lam se sont intéressés à l’objet en 2020 après que l’équipe du STScI ait décidé que cinq événements de microlentillage observés par Hubble, qui ont tous duré plus de 100 jours et qui auraient pu être des trous noirs, ne seraient pas générés par des objets compacts.
Lorsque Lam a examiné la photométrie et l’astrométrie des cinq phénomènes de microlentilles, elle a été surprise de découvrir que l’un d’entre eux, OB110462, présentait des propriétés d’objet compact. L’objet de lentille est apparu noir, indiquant qu’il ne s’agissait pas d’une étoile. L’éclaircissement stellaire a duré environ 300 jours, et la position de l’étoile de fond a été déformée pendant le même laps de temps. Selon Mme Lam, la durée de la session d’observation était le facteur le plus important. Elle a établi en 2020 que la meilleure méthode pour trouver des microlentilles de trous noirs était de rechercher des événements très longs. Les trous noirs, affirme-t-elle, ne représentent qu’un pour cent de tous les événements de microlentillage détectables, de sorte que les examiner tous reviendrait à chercher une aiguille dans une botte de foin. Selon Mme Lam, environ 40 % des événements de microlentillage qui durent plus de 120 jours sont probablement des trous noirs.
L’influence gravitationnelle de OB110462 sur la lumière de l’étoile de fond, selon Lu, a duré exceptionnellement longtemps. L’étoile a brillé pendant près d’un an jusqu’à un pic en 2011, puis a diminué d’intensité pendant un an avant de revenir à la normale.
Les deux équipes ont également calculé la vitesse de l’objet à lentille super-compact. Lu et Lam ont découvert une vitesse plutôt modeste de moins de 30 km/s. L’équipe du STScI a observé une vitesse de 45 km par seconde, qu’elle a interprétée comme le résultat du supposé trou noir recevant un coup de pouce supplémentaire de la supernova qui l’a formé.
