19/11/2011 - Première mesure complète d'un trou noir

Menéame

Pour la première fois, des astronomes ont produit une description complète d’un trou noir, une concentration de masse si dense que même la lumière ne peut pas échapper à son jet gravitationnel puissant. Leurs mesures précises ont permis de reconstruire l’histoire de l’objet depuis sa naissance il y a environ six millions d’années.

En utilisant plusieurs télescopes, aussi bien basés sur la terre qu’en orbite, les scientifiques ont découvré les mystères de Cygnus X-1, un système connu d’étoile binaire découvert par sa forte émission de rayons X il y a un demi-siècle. Le système se compose d’un trou noir et d’une étoile partenaire qui sert de matériau pour le dessin du trou noir. Les efforts des scientifiques ont donné lieu aux mesures les plus précises jamais obtenues de la masse d’un trou noir et de sa vitesse de rotation.

"Parce qu’aucun autre type d’information ne peut échapper à un trou noir, connaissant sa masse, son giron et sa charge électrique, on obtient une description complète de celui-ci," a déclaré Mark Reid, du Centre Harvard-Smithsonian pour l’astrophysique (CfA). "La charge de ce trou noir est presque zéro, de sorte que la mesure de sa masse et de son tour rend notre description complète," a ajouté.

Malgré Cygnus X-1 a été étudié intensément depuis sa découverte, les tentatives précédentes de mesurer sa masse et son tour ont souffert d’une mesure précise de la distance de la Terre. Reid a dirigé une équipe qui a utilisé le radiotélescope VLBA (Very Large Baseline Array) pour effectuer une mesure directe trigonométrique. Leurs observations ont établi une distance de 6 070 années-lumière, tandis que les estimations précédentes étaient passées de 5 800 à 7 800 années-lumières.

GIRA 800 VECES PAR DEUXIÈME

Dotés de la nouvelle mesure précise, les scientifiques ont utilisé les observatoires Chandra et Rossi, le Satellite avancé pour la cosmologie et l’astrophysique, et des observations de lumière visible réalisées pendant plus de deux décennies, pour estimer que le trou noir dans Cygnus X-1 est presque 15 fois plus massif que notre Soleil et tourne à plus de 800 fois par seconde.

"Cette nouvelle information nous donne des indices importants sur la façon dont le trou noir est né, ce qui pèse et la rapidité avec laquelle il tourne," a déclaré Reid. "Atteindre une bonne mesure de la distance était crucial," a ajouté Reid.

"Nous savons maintenant que Cygnus X-1 est l’un des trous noirs les plus massifs de la Voie Lactée," a déclaré Jerry Orosz, de San Diego State University. "Girez plus vite que n’importe quel trou noir que nous n’avons jamais vu," a-t-il ajouté.

En plus de mesurer la distance, les observations du VLBA, réalisées en 2009 et 2010, ont également mesuré le mouvement de Cygnus X-1 à travers notre galaxie. Ce mouvement est trop lent pour que le trou noir ait été produit par une explosion de supernova. "Il y a des signes que ce trou noir aurait pu se former sans l’explosion d’une supernova, et nos résultats soutiennent cette possibilité," a déclaré Reid.

Reid, Orosz, et Gou Lijun, également du CfA, sont les auteurs principaux de trois études sur Cygnus X-1 publiées dans le Journal Astrophysical Letters.

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