Un mystérieux objet de l’espace lointain pourrait être le plus petit trou noir jamais découvert – ou l’étoile à neutrons la plus lourde

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Les astronomes ont repéré un mystérieux objet cosmique qui pourrait être le trou noir le plus léger ou l’étoile à neutrons la plus lourde jamais découverte – ou quelque chose de complètement nouveau pour la science.

L'objet inconnu, découvert à 40 000 années-lumière à l'intérieur d'un globule dense d'étoiles nommé NGC 1851, a été détecté grâce aux éclairs rapides de son compagnon en orbite – une étoile à neutrons en rotation connue sous le nom de pulsar qui balaie un faisceau de lumière toutes les 6 millisecondes. .

Selon les chercheurs, la nouvelle entité s'inscrit dans le « fossé de masse » historique entre trous noirs et les étoiles à neutrons, ce qui signifie qu'il pourrait s'agir de l'un ou l'autre. Les chercheurs ont publié leurs résultats le 18 janvier dans la revue Science.

« L'une ou l'autre possibilité est passionnante quant à la nature du compagnon », a déclaré l'auteur principal. Ben Stappersprofesseur d'astrophysique à l'Université de Manchester au Royaume-Uni, a déclaré dans un communiqué. « Un système pulsar-trou noir constituera une cible importante pour tester les théories de la gravité et une étoile à neutrons lourde fournira de nouvelles connaissances en physique nucléaire à très hautes densités. »

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Les trous noirs et les étoiles à neutrons sont des cadavres stellaires, abandonnés après que des étoiles massives aient mis fin à leur vie dans de violentes explosions appelées supernovas. Bien qu'ils soient nés de la même manière, les deux types d'objets peuvent avoir des masses très différentes : les trous noirs supermassifs peuvent pèse autant que des milliards de soleils, alors que les étoiles à neutrons pèsent rarement plus de trois masses solaires. Mais les trous noirs les plus légers et les étoiles à neutrons les plus lourdes peuvent se ressembler de loin.

Pendant la majeure partie de l'histoire de l'astronomie, les scientifiques n'ont pu repérer que des étoiles à neutrons pesant deux fois la masse du soleil et des trous noirs aussi légers que cinq masses solaires, laissant tout ce qu'il y avait entre les deux comme un mystère. L’écart entre les deux, appelé écart de masse, a finalement été comblé en 2019, lorsque le Observatoire des ondes gravitationnelles à interféromètre laser (LIGO) détecté des ondulations spatio-temporelles indiquant un trou noir léger ou une étoile à neutrons lourde tombant quelque part entre les deux. Néanmoins, les détections d’objets comblant des lacunes de masse à l’aide de télescopes conventionnels basés sur la lumière sont restées insaisissables.

Pour repérer le nouvel objet, les astronomes ont utilisé le radiotélescope MeerKAT en Afrique du Sud pour scanner l'amas globulaire NGC 1851 – une masse d'étoiles si serrées que les fourneaux cosmiques peuvent parfois se renverser de leur orbite et même entrer en collision.

De faibles impulsions radio se répétant 170 fois par seconde ont attiré l'attention des astronomes sur un pulsar, et en observant les changements subtils de ses « tics » très réguliers, les scientifiques ont cartographié son mouvement orbital. Cela a révélé que le pulsar se trouvait dans un système binaire, en orbite autour d’un objet d’environ 3,9 masses solaires – en plein milieu de l’écart de masse.

Ce que pourrait être cet objet – l’étoile à neutrons la plus massive connue, le trou noir le plus léger ou une enveloppe d’étoile exotique encore à caractériser – n’est pas clair. Mais les chercheurs ont déclaré que des recherches plus approfondies pourraient les aider à tester nos théories existantes sur la matière.

« Nous n'en avons pas encore fini avec ce système », co-auteur Arunima Dutta, a déclaré un doctorant à l'Institut Max Planck de radioastronomie de Bonn, en Allemagne, dans le communiqué. « Découvrir la véritable nature du compagnon sera un tournant dans notre compréhension des étoiles à neutrons, des trous noirs et de tout ce qui pourrait se cacher dans l'écart de masse des trous noirs. »

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