Cette super géante rouge révolutionne ce que les scientifiques pensaient savoir des trous noirs

Alors que l’étoile N6946-BH1 était censée exploser de manière spectaculaire, un phénomène inédit semble s’être produit : l’étoile aurait généré un trou noir sans achever sa supernova ! Après que le télescope Horizon Event soit parvenu à prendre en photo l’horizon des événements, les scientifiques pensent avoir obtenu un premier aperçu de la naissance d’un trou noir. Si les découvertes sur ces objets célestes mystérieux se multiplient, cette fois N6946-BH1 vient révolutionner ce que nous pensions savoir du rapport entre trou noir et supernova !

Quand une supernova donne naissance à un trou noir

Le terme supernova caractérise l’explosion massive d’une étoile et ses conséquences. Les gaz, une fois expulsés du noyau, engendrent des radiations gigantesques. Au cours de l’effondrement, la luminosité de l’étoile est si forte qu’elle peut briller plus intensément qu’une galaxie toute entière ! Il existe deux types de supernova. Les supernovae de type I attirent à elle de la matière issue d’objets voisins et finit par s’effondrer sous son propre poids. Les supernovae de type II sont 8 à 15 fois plus importantes que le soleil ; elles explosent quand elles ne peuvent plus produire assez de chaleur pour compenser leur force gravitationnelle.

Jusqu’à présent la communauté scientifique pensait que les étoiles ne pouvaient former des trous noirs qu’après avoir explosé en supernova, explique Christophe Kochanek chercheur à l’Ohio State University. Si les scientifiques connaissent ce phénomène depuis longtemps, ils ne savent que peu de choses du processus en lui-même et peinent encore à repérer les étoiles susceptibles de donner naissance à un trou noir.

La supernova avortée de N6946-BH1

Située à 22 millions d’années lumières de la Terre, N6946-BH1 a attiré l’attention des scientifiques en 2009 lors d’une enquête menée via le Large Binocular Telescope (LBT). Une équipe de chercheurs américains de l’Ohio State University a alors décidé d’observer l’étoile plus en détail avec le Télescope Hubble et de comparer leurs résultats avec ceux de l’enquête précédente.

Dotée d’une masse 25 fois supérieure à celle du soleil, N6946-BH1 remplissait toutes les conditions pour exploser en supernova de type II, et plus encore ; la communauté scientifique s’attendait d’ailleurs à ce qu’après l’effondrement de l’étoile, un trou noir se forme à partir de ses restes. Mais les chercheurs de l’Ohio State University ont déduit un tout autre scénario de leurs recherches.

L’étoile a brillé intensément de Mars à Mai 2009 avant de disparaître du champ de vision des télescopes. Déjà moins fort que celui d’une supernova, son éclat s’est terni jusqu’à devenir une faible lumière infra-rouge. Avant de tirer des conclusions, l’équipe a recherché si la poussière aurait pu occulter la supernova, mais ils ont vite compris qu’il s’agissait d’un objet céleste moins brillant que l’étoile préexistante. La supergéante rouge semblait avoir bel et bien disparu sans qu’aucune supernova ne se soit produite. Plus étonnant encore, les scientifiques ont pensé que l’effondrement gravitationnel de l’étoile avait pu donner naissance à un trou noir malgré l’échec de la supernova.

Un trou noir né de l’échec de la supernova ?

En 2016, l’équipe de l’Ohio State University avait déjà publié un article reprenant les résultats des observations d’LBT et d’Hubble, expliquant que N6946-BH1 avait engendré un trou noir sans exploser en supernova. Ils réaffirment aujourd’hui leur hypothèse dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, étude également relayée par la NASA.

Dégageant d’immenses quantités d’hydrogène, la supergéante rouge et son noyau de la taille de la Terre étaient sur le point d’exploser. Mais il semblerait que la rapidité et la force de l’effondrement gravitationnel aient détruit une bonne partie de leur masse sous la forme de neutrinos, et repoussé le nuage d’hydrogène avant qu’ils ne puissent passer au stade de la supernova. Au lieu de former une étoile à neutron, N6946-BH1 aurait donné naissance à un trou noir après le refroidissement et la recomposition du nuage.

Afin de confirmer ce scénario, les chercheurs comptent poursuivre leurs recherches à partir des observations du télescope James Webb dont les instruments sont très performants en matière d’infrarouge.

Une avancée majeure pour comprendre les objets célestes

Si l’hypothèse des chercheurs de l’Ohio State University se confirme, elle représentera une avancée majeure dans la compréhension des objets célestes. Le cas N6946-BH1 pourrait fournir un élément de réponse à la question de savoir pour quelles raisons les supergéantes rouges font peu l’objet de supernova. « Si l’échec d’une supernova peut quand même créer un trou noir, alors ça explique pourquoi les étoiles les plus massives n’explosent pas en supernova», affirme Kochanek. Scott Adams, étudiant à l’Ohio State University suggère que l’exemple de N6946-BH1, rapporté aux évolutions des autres étoiles massives, permet de déduire que 10 à 30 % d’entre elles meurent dans leur supernova inachevée.