Vers une meilleure connaissance des trous noirs

L’univers est constitué de plusieurs types de trous noirs,  des plus petits, les trous noirs issus de l’effondrement d’une étoile aux plus imposants, les trous noirs supermassifs, en passant par les trous noirs intermédiaires.

Alors qu’une cartographie de 25.000 de ces trous noirs supermassifs vient d’être réalisée par une équipe internationale d’astrophysiciens publiée dans la revue Astronomy and Astrophysics, un trou noir intermédiaire observé par onde gravitationnelles est devenu le le plus gros et le plus ancien trou noir détecté grâce à ce procédé ; Ce trou noir issu de la fusion de deux trous noirs a pu être observé grâce à deux détecteurs mesurant les déformation de l’espace temps résultant de la quantité d’énergie émise par la collision entre les deux trous noirs.

La taille de ce trou noir, dénommé GW190521, correspond à 142 fois la masse du soleil.Cette observation, faite par un détecteur américain (Ligo) et un détecteur européen (Virgo), permet de compléter les connaissances sur la formation des trous noirs et confirme l’existence d’un échelon intermédiaire entre le trou noir issu de l’effondrement d’une étoile et le trou noir supermassif, issus de la fusion répétée de ces trous noirs intermédiaires. 

Ces découvertes sont la plupart du temps le fruit d’une collaboration internationale, comme le rappelle l’observation d’un trou noir dans la galaxie Messier 87 réalisée par l’équipe Event Horizon Telescope effectuée en reliant 8 télescopes entre eux. Dans ce cas, les informations ont été recueillies grâce à la lumière polarisée, un procédé comparable à une image passant à travers un filtre pour aider à isoler une partie du rayonnement lumineux.

Cette collaboration a permis de produire une image précise de la forme du trou noir, comparé à un tourbillon de filaments et de détecter la présence d’un champ magnétique au bord du trou noir qui lui permet d’opposer une force à la gravitation. Sous l’effet de la gravité, la matière accrétée par le trou noir n’en ressort plus sauf une partie infime qui arrive à s’en échapper, environ 10%, et va suivre les lignes du champ magnétique.

La force magnétique va également permettre d’éjecter des jets lumineux s’étendant sur plus de 5.000 années lumière. Comme il n’est pas possible d’observer ce qui se passe à l’intérieur, l’étude des intéractions aux pourtours des trous noirs va permettre de mieux les comprendre et ces études sont facilitées d’une part par une forte collaboration internationale et d’autre part par l’amélioration de la qualité des images en ajoutant de nouveaux télescopes au réseau EHT notamment.

Pour l’instant, les observations, telles que celle du trou noir intermédiaire GW190521, ouvrent la voie à d’autres interrogations car s’il est probable que ce trou noir soit issu de la fusion de deux trous noirs de taille inférieure, sa taille imposante interroge. Il est ainsi envisagé que les deux trous noirs ayant formés GW190521 puissent être eux-mêmes issus d’une fusion de trous noirs de taille plus petite.