La toute première étoile binaire découverte près du trou noir supermassif de notre galaxie

Une équipe internationale de chercheurs a détecté une étoile binaire en orbite proche de Sagittarius A*, le trou noir supermassif au centre de notre galaxie. C’est la première fois qu’une paire d’étoiles est découverte à proximité d’un trou noir supermassif.

Cette découverte, basée sur les données collectées par le Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral (VLT de l’ESO), nous aide à comprendre comment les étoiles survivent dans des environnements à gravité extrême et pourrait ouvrir la voie à la détection de planètes proches de Sagittarius A*.

“Les trous noirs ne sont pas aussi destructeurs qu’on le pensait”, déclare Florian Peißker, chercheur à l’Université de Cologne, en Allemagne, et auteur principal de l’étude publiée dans Communications naturelles.

Les étoiles binaires, des paires d’étoiles en orbite l’une autour de l’autre, sont très courantes dans l’univers, mais elles n’avaient jamais été trouvées auparavant à proximité d’un trou noir supermassif, où la gravité intense peut rendre les systèmes stellaires instables.

Cette nouvelle découverte montre que certains binaires peuvent prospérer brièvement, même dans des conditions destructrices. D9, comme on appelle l’étoile binaire nouvellement découverte, a été détectée juste à temps : on estime qu’elle n’a que 2,7 millions d’années, et la forte force gravitationnelle du trou noir voisin la fera probablement fusionner en une seule étoile en seulement quelques jours. un million d’années, un laps de temps très court pour un système aussi jeune.

“Cela ne fournit qu’une brève fenêtre sur les échelles de temps cosmiques pour observer un tel système binaire – et nous avons réussi”, explique la co-auteure Emma Bordier, également chercheuse à l’Université de Cologne et ancienne étudiante à l’ESO.

Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont également pensé que l’environnement extrême à proximité d’un trou noir supermassif empêchait la formation de nouvelles étoiles. Plusieurs jeunes étoiles trouvées à proximité de Sagittarius A* ont réfuté cette hypothèse. La découverte de la jeune étoile binaire montre désormais que même des paires d’étoiles ont le potentiel de se former dans ces conditions difficiles.

“Le système D9 montre des signes clairs de la présence de gaz et de poussières autour des étoiles, ce qui suggère qu’il pourrait s’agir d’un système stellaire très jeune qui aurait dû se former à proximité du trou noir supermassif”, explique le co-auteur Michal Zajaček, chercheur à l’Université Masaryk, en Tchéquie, et à l’Université de Cologne.

Le binaire nouvellement découvert a été trouvé dans un amas dense d’étoiles et d’autres objets en orbite autour du Sagittaire A*, appelé amas S. Les objets les plus énigmatiques de cet amas sont les objets G, qui se comportent comme des étoiles mais ressemblent à des nuages ​​de gaz et de poussière.

C’est lors de leurs observations de ces objets mystérieux que l’équipe a découvert un schéma surprenant dans D9. Les données obtenues avec l’instrument ERIS du VLT, combinées aux données d’archives de l’instrument SINFONI, ont révélé des variations récurrentes de la vitesse de l’étoile, indiquant que D9 était en réalité deux étoiles en orbite l’une autour de l’autre.

“Je pensais que mon analyse était erronée”, explique Peißker, “mais le modèle spectroscopique couvrait environ 15 ans et il était clair que cette détection était bien le premier binaire observé dans l’amas S.”

Les résultats jettent un nouvel éclairage sur ce que pourraient être les mystérieux objets G. L’équipe propose qu’il pourrait s’agir en réalité d’une combinaison d’étoiles binaires qui n’ont pas encore fusionné et de matériaux restants d’étoiles déjà fusionnées.

La nature précise de nombreux objets en orbite autour de Sagittaire A*, ainsi que la manière dont ils ont pu se former si près du trou noir supermassif, restent un mystère. Mais bientôt, la mise à niveau GRAVITY+ de l’interféromètre du VLT et de l’instrument METIS sur l’Extremely Large Telescope (ELT) de l’ESO, en construction au Chili, pourrait changer la donne.

Les deux installations permettront à l’équipe de réaliser des observations encore plus détaillées du centre galactique, révélant la nature des objets connus et découvrant sans aucun doute davantage d’étoiles binaires et de jeunes systèmes.

“Notre découverte nous permet de spéculer sur la présence de planètes, car celles-ci se forment souvent autour de jeunes étoiles. Il semble plausible que la détection de planètes au centre galactique ne soit qu’une question de temps”, conclut Peißker.