Dans le ciel nocturne, loin au sud de l’équateur, il y a une curieuse collection de constellations ténues intégrées dans la tapisserie d’étoiles. Elles ne portent pas les noms des mythes et des légendes, car les Grecs anciens ne pouvaient pas les voir depuis l’hémisphère nord. Ces constellations ont été cartographiées plus tard, au milieu du 18e siècle, par un astronome français qui a navigué vers le sud, et il les a nommées en l’honneur d’objets plutôt banals de son époque : un télescope, un microscope, une horloge à balancier, un chevalet, divers autres outils et ciseaux. « On aurait dit le grenier de quelqu’un ! » remarqua plus tard un astronome américain.
Et tout comme un grenier encombré, ce coin de ciel a caché quelque chose de vraiment remarquable.
Des astronomes ont découvert un trou noir dans l’une des constellations, le bien nommé Telescopium. À seulement 1 000 années-lumière, le trou noir est plus proche de notre système solaire que tout autre que les astronomes ont trouvé à ce jour. Un millier d’années-lumière peut nous sembler lointain, mais en proportions cosmiques, c’est très proche.
« À l’échelle de la Voie lactée, c’est dans notre cour », m’a dit Thomas Rivinius, astronome à l’Observatoire européen austral (ESO) au Chili, qui a dirigé les nouvelles recherches. « Presque à notre porte. »
Pour comparer, considérez certains des trous noirs les plus connus en astronomie, ceux qui sont généralement assez intrigants pour faire les gros titres. Le trou noir au centre de notre Voie lactée est situé à plus de 25 000 années-lumière, et le trou noir que les astronomes ont capturé l’année dernière avec des détails sans précédent se trouve à 55 millions d’années-lumière, dans une toute autre galaxie. Celui-ci, en revanche, est si proche que, par une nuit claire dans l’hémisphère sud, loin de la pollution lumineuse, le couple d’étoiles qui gravite autour du trou noir peut être vu à l’œil nu. D’ici, les étoiles apparaissent comme une seule pointe de lumière.
Alors, si ce trou noir est, au moins en termes astronomiques, juste là, comment a-t-il échappé aux astronomes pendant si longtemps ?
Eh bien, il y a l’évidence : les trous noirs sont invisibles. La façon de trouver les points les plus sombres de l’univers est de chercher des indices lumineux autour d’eux. La plupart des trous noirs que les astronomes ont découverts dans notre galaxie – quelques dizaines – ont été repérés parce qu’ils dévoraient des étoiles proches, attirant de la matière dans leur gueule et dépassant un point de non-retour. Ce processus est si lumineux que non seulement les trous noirs peuvent être détectés depuis la Terre, mais ils sont en fait assez difficiles à éviter. « Parfois, ils deviennent les objets les plus brillants du ciel », explique Erin Kara, astrophysicienne au MIT, qui étudie les trous noirs et n’a pas participé à la dernière découverte. En fait, certains trous noirs émettent tellement de radiations pendant qu’ils se nourrissent que les télescopes ne peuvent pas les regarder sans griller leurs appareils électroniques, dit Kara.
Le trou noir nouvellement découvert n’entre pas dans cette catégorie. Il réside dans un système à deux étoiles, mais il n’est pas assez proche de l’une ou l’autre pour leur gâcher la journée. Les astronomes ne sont pas non plus partis à la recherche du trou noir ; ils ont commencé à examiner ce système, connu sous le nom de HR 6819, il y a des années dans le cadre d’une étude sur les étoiles qui orbitent par paires. Lorsqu’ils ont analysé les données, ils ont remarqué que HR 6819 présentait quelque chose d’inhabituel, en particulier le comportement de l’étoile intérieure. La vélocité de l’étoile était si extrême que les astronomes ont soupçonné qu’un troisième objet était tapi à proximité et le ballotait. (L’équipe a mis ce travail en suspens pendant plusieurs années, après que Stanislav Stefl, l’astronome qui a suggéré que l’objet manquant pourrait être un trou noir, soit décédé dans un accident de voiture en 2014.)
Les astronomes ont travaillé sur la masse qu’un objet doit avoir pour bousculer l’étoile à ce point, et leurs calculs ont suggéré que l’objet mesurerait quatre fois la masse de notre soleil – presque la même taille que l’étoile intérieure elle-même. « Un objet de cette masse, vous ne pouvez pas le cacher », a déclaré Rivinius. Sauf s’il est invisible.
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L’animation en haut de cette histoire montre la disposition des deux étoiles et de leur trou noir. Bien qu’il semble que l’étoile intérieure (dont l’orbite est représentée en bleu) et le trou noir (en rouge) se poursuivent l’un l’autre, les objets sont en orbite l’un autour de l’autre. L’étoile intérieure effectue une boucle rapide tous les 40 jours, tandis que l’étoile extérieure trace une orbite plus large autour.
Ne vous inquiétez pas : malgré sa proximité avec la Terre, le trou noir ne représente aucun danger pour nous. C’est un blip comparé à celui qui se trouve au centre de notre propre galaxie, dont la masse est 4 millions de fois celle de notre soleil. Et, en ce qui concerne l’humanité, il n’est pas assez proche pour représenter une quelconque menace. « Il faut en être très proche pour être aspiré », a déclaré Rivinius.
Il y en a beaucoup d’autres comme lui. Les trous noirs sont les sous-produits d’étoiles vieillissantes qui ont explosé de manière spectaculaire à la fin de leur vie. De telles supernovas peuvent, brièvement, éclipser des galaxies entières, mais les étoiles compagnes proches peuvent survivre au cataclysme, ce qui explique que HR 6819 existe toujours.
Les astronomes estiment qu’il y a des centaines de millions de trous noirs dans notre galaxie. La dernière découverte leur donne l’espoir que d’autres se cachent autour d’étoiles proches, peut-être même certains des points lumineux les plus familiers de notre ciel. « Il est important de souligner qu’il s’agit du trou noir le plus proche que nous ayons trouvé jusqu’à présent », déclare Sera Markoff, astrophysicienne à l’Université d’Amsterdam et membre de l’équipe qui a produit la photo historique du trou noir de l’année dernière. « Il pourrait y en avoir de plus proches. »
L’hypothèse générale en astronomie est que nous, les humains, ne vivons pas dans un endroit spécial de l’univers, et que tout ce que nous rencontrons ici, dans notre voisinage cosmique, nous devons nous attendre à le trouver ailleurs. Dietrich Baade, astronome émérite de l’ESO et l’un des auteurs de la nouvelle recherche, compare cette probabilité à celle de voir des colibris dans une ville tropicale.
« Si je suis dans un hôtel ordinaire, que je prends mon petit-déjeuner sur la terrasse et que je vois un colibri voler autour, alors je peux être sûr qu’il doit y avoir beaucoup plus de colibris dans la région, car mon hôtel n’est pas dans un endroit spécial », dit Baade.
Il y a probablement d’autres trous noirs en orbite « à proximité », cachés dans des crevasses sombres autour d’étoiles brillantes. Certains peuvent ne pas être en orbite à côté des étoiles du tout, mais dériver dans les crevasses les plus sombres de l’espace, sans aucune balise lumineuse pour éclairer leur existence, comme une lampe de poche cosmique qui éclaire une boîte oubliée dans un grenier.