Résultant de l'effondrement des étoiles les plus massives,
les trous noirs sont les objets les plus denses de l'Univers. Aucune
lumière ne peut s'en échapper, ce qui rend leur observation directe
impossible. Par contre, ils exercent une attraction très intense
sur les étoiles qui les entourent, pouvant déclencher des phénomènes
très violents, qui s'accompagnent de rayonnements, cette fois-ci
observables.
Le trou noir observé par les astronomes du CEA, et appelé XTE J1118+480,
avait été identifié en mars 2000 grâce au satellite Rossi X-Ray
Timming Explorer (RXTE). Les chercheurs ont poursuivi l'étude du
mouvement de ce trou noir en utilisant le radiotélescope Very Long
Baseline Array, et les plaques photographiques obtenues avec le
télescope optique de Mont Palomar durant les dernières 47 années.
Ils ont ainsi pu déterminer la vitesse avec précision, puis calculer
la trajectoire de ce trou noir.
Cette trajectoire présente une particularité. La plupart des étoiles
de la Voie Lactée se déplacent dans un disque relativement étroit,
appelé plan de la galaxie. Il existe également autour de ce plan,
dans une zone appelée halo, des amas globulaires, constitués de
millions d'étoiles très anciennes. Il s'avère que la trajectoire
du trou noir observé ne se situe pas dans le plan galactique, mais
ressemble à celle des amas globulaires. Des calculs ont permis aux
astronomes d'en déduire que, compte tenu de la vitesse et de la
masse du trou noir, il est impossible qu'il ait été éjecté du plan
galactique. Il provient donc sans doute d'une étoile très ancienne,
issue d'un amas globulaire du halo, peut-être même née avant la
formation de notre plan galactique, soit il y a environ 7 milliards
d'années. Il s'agit de la première observation d'un
trou noir, éjecté d'un amas globulaire, et à la dérive dans notre
Galaxie. Puisque les amas globulaires sont constitués de millions
d'étoiles anciennes, on peut envisager l'existence possible de centaines
de milliers de trous noirs du type de celui observé ici.
C'est la première fois que les astronomes observent des traces de
la formation d'étoiles les plus massives dans les premiers instants
du développement de notre galaxie.
Ces travaux ont été réalisés par F. Mirabel et I. Rodrigues du CEA/Saclay,
D. Dhawan, du NRAO (Nouveau-Mexique), Roberto Mignani de l'ESO et
Fabrizia Guglielmetti du STSI (Space Telescope Science Institute)
à Baltimore.