Une équipe d’astronomes de l’Université de Californie, Berkeley, a découvert ce qui semble être un trou noir flottant pour la première fois en observant l’éclaircissement d’une étoile plus éloignée, sa lumière étant 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 pour devenir des 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 de Baltimore (STScI) a examiné le même événement de microlentillage et soutient que la masse de l’objet compact est plus proche de 7,1 masses solaires, indiquant qu’il s’agit indubitablement d’un trou noir.
Alors que les enquêtes de ce type détectent environ 2 000 étoiles par an qui ont été agrandies par le microlensing, 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 STScI a prédit qu’il 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 initialement décidé que cinq événements de microlentillage observés par Hubble – qui ont tous duré plus de 100 jours et auraient donc pu être des trous noirs – pourraient ne pas être générés par des objets compacts après tout.
Lorsque Lam a examiné la photométrie et l’astrométrie des cinq événements de microlentillage, 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 Lam, la durée de la séance de lentille 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 d’arrière-plan, selon Lu, a duré un temps inhabituellement long. L’étoile a brillé pendant près d’un an, jusqu’à ce qu’elle atteigne 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 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 prétendu trou noir recevant un coup de pouce supplémentaire de la supernova qui l’a formé.
