Publié le 2025-10-16 10:59:00. Des astronomes ont réussi à imager pour la première fois un système de deux trous noirs en orbite, grâce à des observations combinant satellites et télescopes terrestres. Cette prouesse, centrée sur le quasar OJ287, lève le voile sur un phénomène qualifié de « queue tourbillonnante ».
Les avancées de la recherche astronomique continuent de repousser les limites de notre compréhension de l’univers. Des observations au sol et dans l’espace, complétées par l’étude minutieuse de photographies d’archives, ont permis des découvertes majeures. Des experts de l’Institut astronomique de l’Académie des sciences de la République tchèque ont notamment contribué à ces travaux.
Jusqu’à récemment, l’imagerie directe des trous noirs restait limitée à deux objets : celui au cœur de la galaxie M87, dans la constellation de la Vierge, et Sagittarius A*, situé au centre de notre propre Voie Lactée. Dans les deux cas, les astronomes observent un disque de matière en accrétion, formant un anneau lumineux de gaz incandescent entourant la région sombre du trou noir lui-même.
Qu’est-ce qu’un quasar ?
Le terme « quasar » désigne une source quasi-stellaire. « En bref, cela ressemble à une étoile, mais ce n’est pas une étoile », explique Pavel Suchan, attaché de presse de l’Institut astronomique de l’Académie des sciences de la République tchèque. Ces objets sont les noyaux actifs de galaxies et comptent parmi les sources les plus lumineuses de l’univers, pouvant briller jusqu’à mille fois plus que l’ensemble de notre Galaxie.
La présence de trous noirs au cœur des galaxies actives est une hypothèse scientifique solidement établie. Dans le cas de la galaxie M87, elle a été confirmée par l’observation d’un jet massif de particules de haute énergie. De même, le trou noir au centre du quasar OJ287 a été identifié, émettant un jet dix fois plus puissant que celui de M87. Cet objet est d’une luminosité telle qu’il peut être observé même par des astronomes amateurs.
Un système binaire avec une période de 12 ans
La particularité d’OJ287 réside dans la présence d’une paire de trous noirs orbitant autour d’un centre de gravité commun avec une période de 12 ans. Ce mouvement singulier a été détecté grâce à l’analyse de photographies historiques datant du XIXe siècle. Le professeur René Hudec de l’Institut astronomique de l’Académie des sciences de la République tchèque à Ondřejov a joué un rôle clé dans l’étude de ces archives.
Depuis la découverte de cette périodicité en 1982, des milliers d’astronomes à travers le monde ont collecté des données, confirmant progressivement le modèle d’une paire de trous noirs. Une équipe de chercheurs de l’Institut indien Tata de Mumbai et de l’Université de Turku en Finlande a apporté une contribution majeure à cette validation.
Ce modèle binaire a ensuite été confirmé par observation directe. En 2021, une équipe de l’Institut de recherche indien Aryabhatta et de l’American College of New Jersey a enregistré, grâce au satellite TESS de la NASA, un éclaircissement spectaculaire en seulement 12 heures. L’objet a atteint une luminosité équivalente à celle de plusieurs centaines de galaxies avant de s’évanouir aussi rapidement.
Les résultats de cette observation ont également été corroborés par des mesures au sol, notamment avec le télescope Ondřejovsk D50. « Bien que les auteurs de l’étude ne mentionnent pas directement la dualité, des changements rapides de ce type sont caractéristiques d’un jet vrillé », indique le communiqué de presse actuel de l’Institut Ondřej.
« Queue tourbillonnante » : première imagerie radio d’une paire de trous noirs
La preuve définitive a été apportée par le radiotélescope spatial RadioAstron, en coopération avec des observatoires terrestres. Cette combinaison unique d’observations cosmiques et terrestres a permis d’atteindre une résolution surpassant celle des trous noirs Sagittarius A* et M87.
L’image résultante, une première historique, révèle un système composé de deux trous noirs. Cette avancée majeure a été annoncée dans un article scientifique publié le 9 octobre dans la revue The Astrophysical Journal. Parmi les co-auteurs figurent des chercheurs de l’Institut astronomique de l’Académie des sciences de la République tchèque.
Photo : Institut astronomique de l’Académie des sciences de la République tchèque
Image radio du système OJ287 capturée par l’Observatoire RadioAstron. Elle révèle deux points lumineux distincts, correspondant aux deux trous noirs, ainsi qu’un jet émanant du plus petit d’entre eux. C’est la première fois qu’une paire de trous noirs en orbite commune est directement visualisée.
L’élément clé de cette détection est un jet présentant une structure en spirale torsadée, évoquant le jet d’un arroseur de jardin en rotation. Cette torsion est provoquée par le mouvement rapide du plus petit trou noir autour de son compagnon, changeant de direction au gré de leur position relative. Le cône formé par ce jet a un angle d’ouverture de seulement huit degrés.
Certains astronomes qualifient ce phénomène de « queue tourbillonnante ». Dans les années à venir, d’autres observations astronomiques permettront de suivre l’évolution de son orientation en fonction du mouvement du plus petit trou noir.
Cependant, le radiotélescope spatial RadioAstron ne fournira plus de nouvelles données. Lancé en 2011 avec une durée de vie prévue de cinq ans, il a cessé de répondre aux commandes terrestres en janvier 2019, entraînant la perte de contact. « Le contact avec la télémétrie et le contrôle a été perdu », a précisé Pavel Suchan de l’observatoire d’Ondřej à Novinky.
Trous noirs
Un trou noir est un objet dont la densité et la masse sont si extrêmes qu’elles créent un champ gravitationnel si puissant dans une région limitée de l’espace-temps que rien, pas même la lumière, ne peut s’en échapper. Ils ne peuvent donc pas être observés directement. Leurs effets gravitationnels sur la matière environnante sont leurs principaux indicateurs. Ils se forment notamment lors de l’effondrement d’étoiles massives en fin de vie ou d’autres objets cosmiques supermassifs.
Un trou noir représente également un effondrement local de l’espace-temps lui-même, qui est attiré de manière irréversible vers un point singulier. C’est une conséquence extrême des équations d’Einstein sur le champ gravitationnel, qui stipulent que toute matière ou énergie courbe l’espace-temps.
L’« ombre d’un trou noir » désigne la silhouette sombre observée lors de son approche, créée par la forte courbure gravitationnelle de la lumière. Il s’agit de la région où la lumière est soit capturée, soit tellement déviée qu’elle n’atteint pas l’observateur.
