Une équipe internationale d’astronomes a récemment réalisé un véritable tour de force en parvenant à mesurer la vitesse de rotation d’un trou noir supermassif situé à environ un milliard d’années-lumière de notre planète. Cette prouesse scientifique a été rendue possible grâce à l’observation d’un événement rare : la dislocation d’une étoile par les forces de marée extrêmes de ce monstre cosmique.
Un phénomène rarissime détecté par le Zwicky Transient Facility
C’est en février 2020 que le Zwicky Transient Facility, un relevé astronomique du ciel à grand champ, a repéré le flash lumineux caractéristique d’une étoile se faisant déchiqueter par un trou noir. Cet événement, appelé disruption par effet de marée, a permis aux chercheurs d’étudier en détail l’environnement immédiat de ce trou noir supermassif.
« La détection de ce phénomène est extrêmement rare. C’est un peu comme chercher une aiguille dans une botte de foin, mais le jeu en vaut la chandelle tant les informations que l’on peut en tirer sont précieuses. »
– Dheeraj Pasham, astrophysicien au MIT
Le télescope NICER de la NASA entre en scène
Une fois l’alerte donnée par le Zwicky Transient Facility, c’est le télescope à rayons X NICER de la NASA qui a pris le relais. Grâce à sa sensibilité et sa rapidité, il a pu observer les oscillations du disque d’accrétion perturbé par l’absorption de l’étoile. En analysant ces oscillations, les astronomes ont pu en déduire plusieurs caractéristiques clés du trou noir :
- Sa masse, estimée à environ 6 millions de fois celle du Soleil
- La masse de l’étoile disloquée, d’environ 1/3 de masse solaire
- Et surtout, sa vitesse de rotation, équivalente à environ 1/4 de la vitesse de la lumière !
Une vitesse de rotation étonnamment « lente »
Bien que la vitesse de rotation mesurée, environ 75 millions de mètres par seconde, soit absolument vertigineuse, elle est en réalité plutôt lente pour un trou noir. En effet, la physique permet en théorie à ces objets de tourner sur eux-mêmes jusqu’à 94% de la vitesse de la lumière, soit près de 282 millions de m/s !
Une précédente mesure effectuée en 2019 sur un autre trou noir avait révélé une vitesse deux fois plus grande. Les astronomes pensent que la vitesse de rotation dépend de l’historique de « repas cosmiques » du trou noir. Plus il a absorbé de matière de manière asymétrique, plus il tourne vite.
Une étude qui ouvre de nouvelles perspectives
Les résultats de cette étude, publiée dans la revue Nature, représentent une avancée majeure dans notre compréhension des trous noirs supermassifs. Les données récoltées vont permettre d’affiner les modèles théoriques et de mieux cerner l’influence de ces géants sur l’évolution des galaxies.
« Chaque nouvelle mesure nous rapproche un peu plus de la vérité sur la nature de ces objets fascinants mais encore très mystérieux que sont les trous noirs. Un jour, nous éluciderons tous leurs secrets ! »
– Rahul Chhajer, astrophysicien à l’Université de l’Illinois
Nul doute que les grands relevés astronomiques comme le Zwicky Transient Facility, couplés aux observatoires spatiaux comme NICER, nous réservent encore bien des surprises dans les années à venir. Les trous noirs, véritables mines d’or scientifiques, n’ont pas fini de nous émerveiller et de repousser les limites de nos connaissances sur l’Univers.
