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Science·2 min de lecture

NGC 1850 BH1 n'est pas un trou noir, mais deux étoiles

NGC 1850 BH1 passait pour un trou noir dormant dans une galaxie voisine. De nouveaux spectres du VLT y révèlent deux étoiles, dont une tourne à toute vitesse.

Illustration of two closely orbiting stars, one swollen and stripped of its envelope, the other hot and fast-spinning, in a star cluster.
Image: Spider's Web

Un trou noir qui se cache sans bruit : c'est ce que semblait être NGC 1850 BH1. En réalité, ce sont deux étoiles, dont l'une tourne à toute vitesse après avoir aspiré la matière de l'autre.

Le système se trouve dans l'amas stellaire NGC 1850, au sein du Grand Nuage de Magellan, galaxie satellite de la Voie lactée à environ 160 000 années-lumière. L'amas est jeune, autour de 100 millions d'années. L'objet a attiré l'attention en 2021 : une étoile visible semblait orbiter autour d'un compagnon invisible d'environ 11 masses solaires, alors qu'elle en pesait environ 5. La période orbitale est d'environ 5 jours, et la vitesse radiale, c'est-à-dire le mouvement vers nous ou en sens inverse, variait de plusieurs centaines de kilomètres par seconde. Un trou noir dormant collait bien au tableau.

Tout le monde n'y croyait pas. Des analyses ultérieures ont suggéré que l'étoile visible pourrait être le reste d'une étoile plus massive, qui aurait cédé une grande partie de sa matière à son compagnon. Le partenaire invisible serait alors une étoile ordinaire, simplement difficile à repérer.

Comment NGC 1850 BH1 a-t-il été démasqué ?

Une équipe dirigée par Rhys Seeburger, de la Liverpool John Moores University, a utilisé l'instrument FLAMES du Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral. Elle a obtenu des spectres plus précis, incluant des longueurs d'onde plus courtes, et appliqué la séparation spectrale. Quand deux étoiles sont trop proches pour être distinguées, leur lumière arrive mélangée. Chacune laisse pourtant ses propres raies spectrales, une sorte d'empreinte digitale. Avec de nombreuses observations au fil de l'orbite, on peut isoler les deux signaux.

Résultat : deux composantes brillantes. L'une est plus froide, gonflée et privée d'une bonne part de son enveloppe. L'autre est plus chaude, plus massive et tourne vite, avec une composante de rotation d'environ 275 km/s. Cela correspond à une étoile qui a reçu de la matière et du moment cinétique de son partenaire.

Les masses révisées : environ 1,7 masse solaire pour l'étoile qui perd de la matière, environ 5,2 pour son compagnon, avec toutefois une incertitude de 2,6 masses solaires. Les résultats sont publiés sur arXiv, où les travaux paraissent avant leur parution officielle en revue.

Pourquoi cela compte pour le recensement des trous noirs

Les modèles prévoient jusqu'à 100 000 trous noirs dormants en systèmes binaires dans la Voie lactée, mais seule une poignée est confirmée. Selon les auteurs, BH1 est un nouvel exemple de binaire capable d'imiter un tel objet. Chaque erreur de classement brouille l'idée que l'on se fait du nombre de trous noirs.

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