Il y a deux semaines (27 novembre), les astronomes ont publié un article dans la revue Nature affirmant qu'ils avaient trouvé un trou noir incroyablement gigantesque pas trop loin de la Terre. S'ils étaient corrects, cela aurait été un choc majeur pour l'astrophysique, bouleversant les théories sur comment et où se forment ces énormes trous noirs. Mais il semble qu'ils se soient probablement trompés.
Les chercheurs ont pensé qu'ils avaient trouvé le trou noir énorme et rare, 70 fois la masse de notre soleil, dans le cadre d'un système binaire connu sous le nom de LB-1 qui est à 15 000 années-lumière de la Terre. Mais maintenant, deux articles indépendants publiés dans la base de données arXiv cette semaine ont trouvé le même problème de base avec cette affirmation: elle s'appuyait sur des preuves que le trou noir invisible se tortillait très légèrement alors que son étoile compagnon lourde, connue sous le nom d'étoile B, tournait autour d'elle. . La différence entre la légère agitation du trou noir et le mouvement rapide de l'étoile suggérait que le trou noir était beaucoup plus grand - s'ils étaient plus proches les uns des autres, vous vous attendriez à ce que le trou noir bouge autant que l'étoile. Cependant, selon les deux nouveaux articles, les chercheurs ont mal interprété ce qu'ils voyaient à la lumière du système distant.
Imaginez un lutteur de sumo fouettant une boule de bowling en rond à l'extrémité d'une longue chaîne. C'est à peu près comment le modèle de ce système fonctionnait dans le document Nature. Le lutteur dans ce scénario (le trou noir) se déplacerait un peu d'avant en arrière pour compenser le poids de la balle (l'étoile compagnon), mais la balle ferait la plupart du mouvement. Si vous connaissiez la masse de la boule de bowling et saviez combien ils bougeaient chacun, vous pouviez calculer la masse du lutteur de sumo.
Le problème est que le peu de lumière tremblante sur laquelle les chercheurs ont construit la revendication - appelée la "ligne d'émission Hα" - semble maintenant ne pas provenir du tout du trou noir. Cela signifie que la mesure de masse époustouflante est probablement fausse.
"Vous avez cette" étoile B "de masse élevée, et c'est un élément. Et puis le trou noir est l'autre élément", a déclaré Jackie Faherty, astrophysicienne à l'American Museum of Natural History de New York, qui n'était pas " t impliqué dans aucun de ces documents. "Donc, vous avez ces deux choses que vous regardez, mais elles peuvent se confondre."
Les télescopes sur Terre ne sont généralement pas assez pointus pour résoudre les objets individuels dans les systèmes stellaires assez bien pour mesurer leurs mouvements - en particulier lorsque l'un de ces objets est un trou noir, visible uniquement à partir du mince "disque d'accrétion" de matière autour de son corps principal . Ainsi, l'étude de ces systèmes nécessite souvent d'analyser les modèles de fréquences individuelles de lumière provenant des systèmes et de les utiliser pour tirer des conclusions sur ce qui se passe à l'intérieur.
Le LB-1 possède une source de données très lumineuse: toute la lumière provenant de l'étoile B normale du système. Les chercheurs peuvent mesurer ses mouvements à l'aide de l'effet Doppler, ce qui rallonge les longueurs d'onde de la lumière et la lumière semble rougir lorsque l'étoile s'éloigne de la Terre, puis devient un peu plus bleue lorsqu'elle se rapproche de la Terre. Les chercheurs peuvent suivre cet effet Doppler dans une série de raies d'émission - en particulier les fréquences lumineuses de rayonnement qui correspondent aux caractéristiques individuelles de l'étoile.
Dans l'article de Nature, les chercheurs ont trouvé une autre ligne d'émission dans le système, la ligne Hα, qui ne semblait pas provenir de l'étoile normale. Ils ont constaté qu'il montrait également un léger effet Doppler, suggérant que sa source se déplaçait un peu, et laissant entendre qu'il provenait probablement du disque de matériau autour d'un trou noir invisible dans le système. Ce que les nouveaux articles ont révélé, c'est que les chercheurs de Nature n'ont pas réussi à démêler complètement les données de la source lumineuse, de l'étoile et de la source faible. Cette agitation apparente dans la ligne Hα était une sorte d'illusion créée par la lumière de l'étoile compagnon, et disparaît une fois que vous avez correctement soustrait cette source. Tout ce qui fait la ligne Hα ne bouge pas du tout par rapport au système.
"Après l'avoir souligné, c'est très facile à comprendre - ce n'est pas quelque chose d'obscur, et je pense que la plupart des astronomes comprendraient l'argument et seraient d'accord", Leo C. Stein, un astrophysicien de l'Université du Mississippi qui n'était également impliqué dans aucun de ces papiers, a déclaré Live Science.
Il a dit qu'après avoir vu les nouveaux papiers, il était "très sceptique" quant à la déclaration initiale du journal Nature sur la masse du trou noir.
Si la ligne Hα ne bouge pas, cela signifie l'une des deux choses, l'Université de Californie, Berkeley, les astrophysiciens Kareem El-Badry et Eliot Quataert ont écrit dans leur article, l'une des deux publiées sur arXiv qui a identifié le problème Hα.
"Une interprétation envisageable est que le compagnon est un trou noir avec une masse encore plus élevée que celle rapportée", ont-ils écrit.
Peut-être que le trou noir est d'une taille si extraordinaire qu'il ne semble pas du tout bouger sous l'influence gravitationnelle de son étoile compagnon.
"Nous considérons ce scénario comme extrêmement improbable", ont-ils écrit.
Il n'y a aucune autre preuve d'un si grand trou noir dans le système.
Ainsi, le scénario le plus probable est que le système contient un trou noir plus typique plus ou moins à l'échelle du soleil, et la ligne Hα provient d'une autre source, comme indiqué dans le deuxième article arXiv, d'une plus grande équipe de la Katholieke Universiteit Leuven et l'Observatoire royal, tous deux en Belgique.
Un troisième article, provenant d'une équipe de chercheurs de la Nouvelle-Zélande, du Canada et de l'Australie, a identifié plusieurs autres problèmes avec l'article Nature, y compris que les auteurs ont probablement mal évalué la distance par rapport au système. C'est convaincant, a déclaré Stein, mais le problème Hα présente un problème beaucoup plus simple.
Le système est toujours intéressant, et El-Badry a déclaré dans un tweet qu'il attend avec impatience de l'étudier plus en détail. Mais il s'intègre mieux aux théories existantes de l'astrophysique, ce qui explique facilement les petits trous noirs dans cette région de l'espace, mais a du mal à expliquer comment un trou noir beaucoup plus grand aurait pu se former.
"C'est une histoire de la façon dont la science progresse", a déclaré Faherty à Live Science. "Les scientifiques sont devenus vraiment intrigués parce que c'était en quelque sorte une poussée intéressante vers ce que nous pourrions considérer dans notre théorie de l'évolution stellaire. Mais la science progresse également lorsque nous vérifions soigneusement les travaux des uns et des autres, et c'est ce qui s'est produit dans ce cas."
