Une étude, dont les résultats intitulés «A detached stellar-mass black hole candidate in the globular cluster NGC 3201» seront publiés dans la revue MNRAS et sont disponibles en pdf, a permis de découvrir au sein de l’amas NGC 3201 (*), grâce à l’instrument MUSE qui équipe le VLT de l’ESO au Chili, une étoile qui orbite autour d’un trou noir invisible dont la masse avoisine les quatre masses solaires.

Rappelons tout d'abord que les amas globulaires, qui «sont de vastes sphères constituées de dizaines de milliers d’étoiles qui orbitent autour de la plupart des galaxies», figurent «parmi les systèmes stellaires les plus âgés de l’Univers», car leur formation est contemporaine «des débuts de la croissance et de l’évolution galactiques».

NGC 3201, «situé dans la constellation australe de Vela (Les Voiles)», fait partie des quelque 150 amas gobulaires qui «ont été identifiés au sein de la Voie Lactée». Son observation par l'instrument MUSE a révélé «l’étrange comportement» de l’une de ses étoiles qui «oscille d’avant en arrière à plusieurs centaines de milliers de kilomètres par heure, et selon une périodicité de 167 jours».

Il en découle que cette étoile semble orbiter «autour de quelque chose d’invisible» qui l'a «prise au piège de son énorme attraction gravitationnelle»: les caractéristiques de l'étoile ont conduit à fixer sa propre masse «à quelque 0,8 masse solaire, et la masse de sa mystérieuse contrepartie à environ 4,36 masses solaires», ce qui identifie «presque certainement» l'objet à un trou noir.

La détection de ce trou noir passif (il «n’absorbe actuellement aucune matière et n’est entouré d’aucun disque de gaz brillant») au centre de l'amas globulaire NGC 3201, en fait «le tout premier découvert au sein d’un amas globulaire en observant les seuls effets de son attraction gravitationnelle».

Notons ici que la masse élevée et l'âge avancé des amas globulaires laissent supposer qu'ils «ont produit un grand nombre de trous noirs de masses stellaire (vestiges de l’explosion puis de l’effondrement d’étoiles massives tout au long de la durée de vie de l’amas)».

Par ailleurs, «les récentes détections de sources de rayonnements radio et X au sein des amas globulaires, tout comme la détection d’ondes gravitationnelles résultant de la fusion de deux trous noirs de masses stellaires, suggèrent que ces trous noirs de modestes dimensions pourraient être bien plus nombreux qu’imaginé au sein des amas globulaires».

Alors que, «récemment encore», on croyait «que la plupart des trous noirs disparaissaient des amas globulaires en un laps de temps très court, et que de tels systèmes n’existaient même pas», cette étude, qui montre que «ce n’est manifestement pas le cas», contribue à affiner notre compréhension de la formation des amas globulaires et de l’évolution des trous noirs, en particulier des systèmes binaires «ce qui est essentiel pour la compréhension des sources d’ondes gravitationnelles».

Lien externe complémentaire (source Simbad)

(*) NGC 3201