Grâce à la lentille gravitationnelle, les astronomes ont pu observer de près le trou noir au centre de l’amas Abell 1201 et déterminer sa taille ahurissante.

ESA/Hubble, Digitized Sky Survey, Nick Risinger/skysurvey.org, N. BartmannVue d’artiste d’un trou noir, avec l’attraction gravitationnelle de l’objet massif déformant l’espace qui l’entoure.

Les trous noirs sont les objets les plus denses de l’univers, avec des attractions gravitationnelles si fortes que la lumière ne peut pas leur échapper. Ensuite, il y a les trous noirs supermassifs, qui peuvent être des centaines de milliers de fois plus lourds que leurs homologues plus petits. Mais même parmi ces colosses cosmiques, il y a des objets dont la masse est si astronomiquement dense qu’une nouvelle classification s’impose : ultramassif trous noirs.

Alors que la seule véritable distinction entre les trous noirs supermassifs et ultramassifs est leur taille, ce dernier est un spectacle beaucoup plus rare dans le cosmos. Maintenant, les astronomes ont découvert l’existence d’un nouveau trou noir ultramassif — avec une masse plus de 30 milliards de fois plus dense que celle du Soleil.

Et ils l’ont fait en utilisant une illusion d’optique prédite pour la première fois par Albert Einstein.

Les astronomes ont remarqué qu’au centre d’un amas situé à plus de deux milliards d’années-lumière, Abell 1201, une illusion d’optique connue sous le nom de lentille gravitationnelle se produisait. Comme ils l’ont détaillé dans l’étude publiée dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, la lentille gravitationnelle se produit lorsque la lumière vive d’un objet d’arrière-plan se courbe autour d’un objet de premier plan. Vu de la Terre, cela donne l’impression que des traînées de lumière forment un cercle autour de l’objet au premier plan.

Cependant, cette lentille gravitationnelle fonctionne également comme une vraie lentille, grossissant l’objet d’arrière-plan et permettant aux astronomes de l’examiner plus en détail.

« La plupart des plus grands trous noirs que nous connaissons sont dans un état actif, où la matière attirée à proximité du trou noir se réchauffe et libère de l’énergie sous forme de lumière, de rayons X et d’autres radiations », a dit responsable de l’étude, James Nightingale.

« Cependant, la lentille gravitationnelle permet d’étudier les trous noirs inactifs, ce qui n’est actuellement pas possible dans les galaxies lointaines. Cette approche pourrait nous permettre de détecter beaucoup plus de trous noirs au-delà de notre univers local et de révéler comment ces objets exotiques ont évolué plus loin dans le temps cosmique.

Télescope d’horizon d’événementLa première image d’un trou noir supermassif, situé au coeur galactique de Messier 87.

Comme Inverse rapporté, le concept de lentille gravitationnelle a des liens étroits avec la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein.

En bref, la théorie de la relativité générale d’Einstein a prédit, entre autres, que les objets massifs ont la capacité de déformer les tissus spatio-temporels. Einstein a également prédit que ces déformations dans l’espace-temps pourraient fonctionner de la même manière qu’une loupe.

Quatre ans plus tard, en 1919, un groupe de pairs d’Einstein dirigé par Sir Arthur Eddington se rendit en Afrique pour observer une éclipse solaire totale et déterminer si oui ou non la lumière des étoiles provenant d’étoiles précédemment cartographiées semblerait, comme Einstein l’avait prédit, se déplacer à la suite de la lentille d’éclipse. À leur grande surprise, ils l’ont fait.

Peu de temps après le voyage, Sir Eddington a interprété un court poème célèbre sur le phénomène :

« Oh laissez le sage nos mesures pour rassembler
Une chose au moins est certaine, la lumière a du poids
Une chose est certaine et le reste débat
Les rayons lumineux, lorsqu’ils sont proches du soleil, ne vont pas droit.

Avec Abell 1201, les astronomes ont remarqué que la lentille gravitationnelle créait une copie de la galaxie la plus brillante de l’amas, permettant à l’équipe d’examiner de plus près le trou noir au centre de cette galaxie. L’existence du trou noir était connue avant l’étude, mais sa taille réelle restait inconnue.

L’équipe a ensuite formé un programme informatique pour analyser les images lentilles d’Abell 1201 et exécuter une variété de tests pour déterminer les tailles possibles du trou noir. Au final, les simulations ont déterminé qu’un trou noir de 30 milliards de masses solaires était le plus probable.

« Ce trou noir particulier, qui représente environ 30 milliards de fois la masse de notre Soleil, est l’un des plus gros jamais détectés et à la limite supérieure de la taille que nous pensons que les trous noirs peuvent théoriquement atteindre, c’est donc une découverte extrêmement excitante », dit Rossignol.

Ces dernières années, les scientifiques ont également utilisé la lentille gravitationnelle pour découvrir des galaxies lointaines et des exoplanètes, mais c’est la première fois qu’un trou noir est découvert en utilisant cette technique.

Maintenant, les astronomes voient comment la lentille gravitationnelle peut être utilisée pour découvrir plus de trous noirs, qui ont toujours été difficiles à trouver. Peut-être qu’avec le temps, nous en apprendrons davantage sur l’évolution de ces mystérieux objets interstellaires.

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