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Objet invisible dans le « trou de masse » : étoile à neutrons ou trou noir

Une géante rouge de la constellation des Poissons tourne autour d'un objet invisible d'environ 2,2 masses solaires, trop lourd pour une étoile à neutrons.

Artist's impression of a red giant star orbiting an invisible dark companion in space.
Image: t3n Magazin

Dans la constellation des Poissons, une géante rouge tourne autour de quelque chose que personne ne voit et qui ne devrait pas exister. Des chercheurs décrivent un objet invisible, trop lourd pour une étoile à neutrons ordinaire et trop léger pour un trou noir classique.

Les systèmes binaires n'ont rien d'exceptionnel : entre 50 et 70 % des étoiles de la Voie lactée font partie d'un système double ou multiple. Ce qui intrigue ici, c'est le compagnon, petit, très massif et invisible. On ne sait qu'il existe que par l'effet de sa gravité sur l'orbite de la géante rouge.

Quel est cet objet invisible ?

Les auteurs de l'étude, publiée dans Science Advances, ont d'abord pensé à une étoile à neutrons. Ce sont des objets extrêmement denses, nés de l'explosion d'une étoile massive en supernova. Leur lumière est généralement trop faible pour les instruments courants, et leur masse tourne autour de 1,4 masse solaire.

Celui-ci ne cadre pas. Les chercheurs estiment sa masse entre 1,8 et 2,8 masses solaires, avec 2,2 comme valeur la plus probable. Les trous noirs légers commencent à environ trois masses solaires. L'objet se trouve donc dans le « trou de masse » entre étoiles à neutrons et trous noirs.

Deux possibilités restent ouvertes : une étoile à neutrons exceptionnellement massive ou un trou noir extrêmement léger. Selon l'étude, la première hypothèse est la plus probable. Ces objets sont rares, car ils frôlent la limite à partir de laquelle une étoile s'effondre normalement en trou noir.

Comment s'est-il formé ?

Les chercheurs n'ont pas encore de réponse. Dans un système double, une étoile à neutrons peut grossir en absorbant la matière de sa voisine. Ici, la géante rouge et son compagnon sont trop éloignés pour un tel échange.

Le système pourrait avoir compté trois étoiles à l'origine. Deux étoiles à neutrons, ou une étoile à neutrons et une étoile ordinaire, auraient pu fusionner en un seul objet massif. Les chercheurs n'excluent pas non plus que de telles étoiles naissent de supernovæ tout à fait ordinaires. Nos connaissances sur les corps célestes très massifs comportent encore de grandes lacunes.

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Mots-clés:neutron starblack holemass gapred giantscience advancesastronomy

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