L’amas d’étoiles Omega Centauri, composé d’environ dix millions d’étoiles et situé à environ 18 000 années-lumière de notre planète, contient un un trou noir supermassif semblables à ceux trouvés au cœur des galaxies. Ce serait le « chaînon manquant » entre les trous noirs stellaires et ceux de plus forte densité comme Sagittarius A*, celui trouvé au centre de la Voie Lactée, et confirmerait que ces étoiles ont été une « mini galaxie » qui a fini par être engloutie.
Des chercheurs dirigés par Maximilian Häberle, de l’Institut Max Planck d’astronomie, expliquent dans la revue Nature que ce trou noir a un ‘intermédiaire‘. Si une étoile a une masse équivalente à une à plusieurs dizaines de fois celle de notre soleil, les étoiles supermassives qui assurent la cohésion des galaxies grâce à leur attraction gravitationnelle colossale équivalent à des milliards d’étoiles. Celle d’Omega Centauri se situerait en revanche à mi-chemin entre les deux.
Les astronomes postulent désormais que les trous noirs supermassifs se développent avec leurs galaxies, à mesure qu’ils attirent de plus en plus de matière. Mais il est extrêmement difficile d’observer des « galaxies naines » qui auraient tronqué leur évolution et contiendraient un trou noir intermédiaire. Le cas d’Omega Centauri est spécialcependant : une fois que c’était le cœur de votre propre galaxie avant d’être assimilé par la Voie Lactée dans son expansion, devenant « figé » dans le temps.
La technique permettant de détecter ce phénomène a été conçue entre Nadine Neumayer (Max Planck) et Anil Seth (Université de l’Utah, USA). Si un trou noir existait dans Omega Centauri, estimaient-ils, sa présence serait révélée par le mouvement des étoiles en orbite autour de lui. A travers une composition de plus de 500 images prises par le télescope HubbleMaximilian Häberle, de l’équipe de Neumayer, a pu cataloguer les étoiles de l’amas et mesurer la vitesse à laquelle elles se déplaçaient en fonction de leur position.
Cela leur a permis d’identifier sept étoiles se déplaçant rapidement au centre du groupe. En se déplaçant dans différentes directions, les chercheurs ont pu déterminer qu’il existe une masse au cœur d’Omega Centauri équivalente à 8 200 soles et avec un diamètre de trois mois-lumière. Bien que le trou noir n’ait pas pu être observé directement, sa présence dans l’amas est la seule explication du comportement des étoiles.
« À environ 18 000 années-lumière de nous, c’est l’exemple le plus proche d’un trou noir massif dont nous avons des nouvelles », explique Neumayer. En comparaison, Sagittarius A* est à 27 000 années-lumière de nous. L’objectif des chercheurs est désormais d’observer plus en détail l’intérieur d’Omega Centauri. Pour ce faire, Ils disposeront du télescope spatial le plus avancé, le James Webb, ainsi que de nouveaux instruments du Very Large Telescope (VLT) de l’ESO à Atacama (Chili).
À long terme, les chercheurs visent à déterminer comment les étoiles accélèrent, comment leurs orbites se courbent et comment elles accomplissent leur voyage complet autour du trou noir. Cependant, préviennent-ils, c’est un travail qui se poursuivra pour des générations d’astronomes. Comme il s’agit d’une masse plus petite que le trou noir supermassif au cœur de la Voie lactée, l’échelle de temps du mouvement des étoiles est également allongée. Dans Omega Centauri, ainsi, le les périodes orbitales durent plus d’un siècle.