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100 millions de trous noirs près de chez vous!

Représentation artistique d'un trou noir

Représentation artistique d'un trou noir

Photo : ESO

Radio-Canada
Prenez note que cet article publié en 2017 pourrait contenir des informations qui ne sont plus à jour.

Notre voisinage galactique contiendrait des dizaines de millions de trous noirs stellaires, montre un recensement cosmique réalisé par des astrophysiciens américains.

Un texte d'Alain Labelle

Les trous noirs stellaires se forment lors de l'effondrement gravitationnel d’étoiles massives qui explosent en supernovae. Ils sont différents des trous noirs supermassifs qui, eux, se forment au cœur de certaines galaxies, comme notre Voie lactée, dont le mode de création reste mystérieux.

Le chercheur James Bullock et ses collègues de l’Université de la Californie à Irvine ont ainsi dressé l’inventaire des trous noirs stellaires pour s’apercevoir qu’ils étaient beaucoup plus nombreux que ce que l'on estimait à ce jour.

« Nous pensons qu’il pourrait y avoir pas moins de 100 millions de trous noirs uniquement dans notre galaxie. »

— Une citation de  James Bullock

M. Bullock et son équipe ont commencé leur recensement il y a un an et demi, après l'annonce, par des collègues, de la détection d’ondes gravitationnelles nées pendant la dernière fraction de seconde avant la fusion de deux trous noirs.

« Fondamentalement, la détection de ces ondes fut une énorme percée; elle confirmait une prédiction majeure de la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein », explique M. Bullock.

« Lorsque nous regardons le phénomène astrophysique derrière ces résultats, c’est fascinant : la fusion de deux trous noirs représentant chacun 30 fois la masse du Soleil. »

— Une citation de  James Bullock

Les scientifiques se sont alors demandé si des trous noirs de cette grosseur étaient communs et si leur fusion était un phénomène rare.

L’équipe californienne s’est donc penchée sur leur nombre à partir des données recueillies lors de la détection d’ondes gravitationnelles.

« En se basant sur ce que l’on sait de la formation d'étoiles dans les galaxies de différents types, on peut déduire quand et combien de trous noirs se sont formés dans chaque galaxie. »

— Une citation de  Oliver Elbert

« Les grandes galaxies abritent des étoiles plus anciennes, et elles hébergent aussi des trous noirs plus anciens », explique Oliver Elbert

Ainsi, les scientifiques estiment que le nombre de trous noirs d'une masse donnée dans une galaxie dépend de sa taille.

La raison est simple. C’est que ces grandes galaxies contiennent de nombreuses étoiles riches en métaux, et que les plus petites galaxies sont dominées par de grandes étoiles possédant moins de métaux.

Les étoiles qui contiennent beaucoup d'éléments plus lourds, comme notre Soleil, les brûlent au cours de leur existence.

Ainsi, quand arrive la dernière étape de leur vie, l’explosion en supernova, il y a moins de matière, ce qui entraîne un trou noir de masse inférieure.

De leur côté, les grandes étoiles avec une faible teneur en métaux ne perdent pas autant de leur masse durant leur vie, alors, lorsque l'une d'entre elles meurt, la quasi-totalité de sa masse se retrouve dans le trou noir.

« Nous avons une très bonne compréhension de l'ensemble des populations d’étoiles dans l'Univers et de leur masse lorsqu’elles naissent, de sorte que nous pouvons estimer combien de trous noirs peuvent s’être formés avec 100 masses solaires ou 10 masses solaires par exemple. »

— Une citation de  James Bullock

C’est ainsi que l’équipe de recherche a pu établir le nombre approximatif de trous noirs dans la Voie lactée.

Elle a aussi été en mesure d’estimer le pourcentage de fusion du type des trous noirs observés lors de la détection d’ondes gravitationnelles. Entre 0,1 % et 1 % des trous noirs doivent fusionner pour permettre l’observation de ce type d’ondes.

Le détail de ces travaux est publié dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Nouvelle fenêtre).

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