Publié le 30 novembre 2025 à 14h00. Un mystère concernant une étoile géante rouge orbitant autour d’un trou noir a été résolu grâce à une analyse précise de ses vibrations internes, révélant un passé potentiellement tumultueux.
- L’étoile compagne du trou noir Gaia BH2 présente des caractéristiques chimiques et une vitesse de rotation inattendues.
- L’astérosismologie, une technique d’étude des vibrations stellaires, a permis de déterminer l’âge réel de l’étoile.
- Les chercheurs suggèrent que l’étoile a fusionné avec une autre ou absorbé de la matière lors de la formation du trou noir.
L’étude de la lumière émise par une étoile permet généralement de déterminer sa température, sa composition chimique, son âge et son stade d’évolution. Cependant, le système de trous noirs Gaia BH2, découvert en 2023, a présenté une anomalie intrigante : les caractéristiques spectrales de son étoile compagne, une géante rouge, ne correspondaient pas aux propriétés attendues. Ce paradoxe a finalement trouvé une explication grâce à la prise en compte du mouvement violent auquel l’étoile est soumise.
L’étoile est riche en éléments lourds, appelés éléments alpha, typiques des étoiles anciennes formées au début de l’univers. Sa composition chimique suggérait un âge d’environ 10 milliards d’années. Or, des mesures effectuées par le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ont révélé que l’étoile n’a en réalité qu’environ 5 milliards d’années. Cette technique, appelée astérosismologie, est analogue à la sismologie terrestre. Tout comme les ondes sismiques révèlent la structure interne de la Terre, les astérismes – de subtiles fluctuations de la luminosité d’une étoile – permettent d’analyser son activité interne.
Grâce à ces vibrations, l’équipe de recherche a pu mesurer avec une grande précision les propriétés du noyau de l’étoile. La vitesse de rotation de l’étoile a également fourni des indices cruciaux. Les observations au télescope au sol indiquent une période de rotation de 398 jours, bien plus rapide que celle d’une géante rouge isolée du même âge. Les étoiles ralentissent généralement avec le temps en raison de la perte de moment cinétique. L’étude suggère donc qu’un facteur accélère la rotation de cette étoile. L’hypothèse la plus probable est qu’elle a fusionné avec une autre étoile ou absorbé une grande quantité de matière lors de la formation du trou noir à partir de son ancien compagnon. Dans les deux cas, cela lui aurait conféré une masse supplémentaire, modifiant sa composition chimique et augmentant son moment cinétique.
Les astronomes classent Gaia BH2 comme un système de trous noirs dormant. Le trou noir ne se nourrit pas activement de son étoile compagne et n’émet donc pas de rayons X. Ces systèmes sont découverts grâce aux mesures précises des mouvements stellaires effectuées par la mission Gaia. L’étoile compagne effectue de légères oscillations lorsqu’elle orbite autour du trou noir invisible, révélant ainsi l’existence de cet objet massif.
L’équipe de recherche a également étudié un autre trou noir dormant, Gaia BH3, et son étoile compagne encore plus singulière. La théorie prédit des oscillations significatives, mais les observations n’en ont détecté aucune, ce qui suggère que les modèles actuels des étoiles extrêmement pauvres en métaux pourraient nécessiter une révision. De futures observations de TESS, sur une période plus longue, devraient permettre de tester davantage l’hypothèse de la fusion et de déterminer si les compagnons d’autres trous noirs dormants cachent également des passés violents similaires. Ces systèmes de trous noirs silencieux sont dispersés dans toute la Voie lactée et pourraient conserver des traces de collisions stellaires effacées par des trous noirs plus actifs.
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans The Astrophysical Journal.
(Cet article est une reproduction autorisée du Planétarium de Taipei ; source de la première image : pixabay)