Concept d’artiste d’un trou noir intermédiaire. Il se nourrit d’une étoile qui s’est promenée trop près.
Courtoisie de l’image: David A. Aguilar, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Un trou noir est un objet dont la gravité est si forte que rien, pas même la lumière, ne peut lui échapper.

Les astronomes ont longtemps pensé que les trous noirs n’étaient que de deux sortes, les « stellaires » et les « supermassifs ». »Le type dépend du poids du trou noir, ou plus précisément de sa masse.

Maintenant, grâce aux recherches effectuées par deux équipes d’astronomes, dont une basée au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Md., il semble qu’il existe un troisième type. Parce qu’il a une masse quelque part entre ces deux types, on l’appelle un « trou noir de masse intermédiaire. »

Lâchement parlant, la masse et le poids peuvent être utilisés indifféremment. La seule différence est que dans un espace éloigné de l’influence de la gravité terrestre, votre poids serait nul. En revanche, votre masse serait la même, peu importe à quel point vous étiez près ou loin de la Terre. Le poids prend en compte la gravité de la Terre alors que la masse ne le fait pas. Ainsi, la masse est une mesure plus basique de la quantité de « choses » composant un objet. (L’unité de masse dans le système métrique est le kilogramme. La livre est le système de poids anglais. Un kilogramme équivaut à environ 2,2 livres. Une personne de 130 livres a une masse d’environ 59 kilogrammes.)

Le télescope à rayons X Chandra de la NASA détecte des trous noirs de taille intermédiaire
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Le problème est que contrairement à la classe stellaire « légère » et à la classe supermassive « lourde », il n’existe aucun moyen connu de former ces trous noirs de masse intermédiaire. Leur existence, qui n’a été démontrée qu’indirectement, ne peut être prise en compte dans la théorie existante de la formation des trous noirs. Mais s’ils sont démontrés de manière concluante, la théorie devra être révisée.

La masse d’un trou noir est généralement exprimée en quelque chose qu’on appelle une « masse solaire. »Une masse solaire est définie comme la masse de notre Soleil. C’est un très grand nombre, environ 2 x 10 ^ 30 kilogrammes. C’est 2 avec 30 zéros après, ou écrit: 2 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000. C’est environ un million de fois plus que la masse de la Terre.

Un trou noir stellaire se forme lorsqu’une étoile massive subit une mort explosive appelée supernova. Cette explosion, qui peut éclipser toute une galaxie d’étoiles pendant environ une semaine, laisse derrière elle le petit noyau lourd d’une étoile. Si ce noyau est suffisamment massif, il s’effondrera sur lui-même et formera un trou noir. (Notre Soleil est beaucoup trop petit, ou insuffisamment massif, pour former un trou noir lorsqu’il est finalement à court de carburant.) Un trou noir de classe stellaire typique a une masse comprise entre environ 3 et 10 masses solaires.

Des trous noirs supermassifs existent au centre de la plupart des galaxies, y compris notre propre Voie lactée. Ils sont étonnamment lourds, avec des masses allant de millions à des milliards de masses solaires. On ne sait pas pourquoi ils sont si incroyablement massifs, mais les astronomes sont à peu près sûrs que leur développement est lié à leur présence au centre de leur galaxie. Il y a tellement d’étoiles et tellement de gaz et de poussière que le trou noir peut grossir très rapidement. Et comme de nombreuses galaxies entrent en collision à plusieurs reprises au cours de leur longue durée de vie, les trous noirs supermassifs ont un moyen prêt à l’emploi de se heurter et de fusionner en trous noirs supermassifs encore plus lourds.

On estime que le trou noir de masse intermédiaire a une masse comprise entre 100 et 1000 masses solaires. Aucune étoile ne pourrait jamais former un trou noir aussi lourd. La seule façon pour les astronomes de penser que de tels trous noirs pourraient se former est qu’un seul trou noir dévore beaucoup et beaucoup de matière pour atteindre le poids requis, ou que des trous noirs individuels fusionnent ensemble. Cependant, ces deux scénarios posent des problèmes auxquels les astronomes ne peuvent pas répondre pour le moment.

« La nature de ces objets est l’une des énigmes les plus intéressantes de l’astrophysique des hautes énergies », a déclaré Tod Strohmayer, l’un des astronomes de Goddard qui a étudié le mystère de ces trous noirs de poids moyen déroutants.