40 MILLIONS DE TROUS NOIRS ERRENT DANS NOTRE GALAXIE

Quand une étoile massive meurt, elle peut s’effondrer en trou noir. Les détecteurs d’ondes gravitationnelles en ont surpris des centaines en train de fusionner, très loin. Pourtant, dans notre Voie lactée, on ne connaît qu’environ deux douzaines de trous noirs stellaires — presque tous en couple, trahis par une étoile compagne.

La théorie en prévoit une centaine de millions. L’immense majorité serait isolée : seule, sombre, sans rien pour la révéler. Un seul est confirmé à ce jour, OGLE-2011-BLG-0462, environ 7 fois la masse du Soleil, repéré parce qu’il a brièvement grossi la lumière d’une étoile située derrière lui : un effet de microlentille gravitationnelle.

Simuler toute une galaxie d’étoiles

Jian-Guo He, Yong Shao et leurs collègues de l’université de Nankin ont écrit POPKIN, un nouveau code en Python. Il suit les étoiles seules et les couples d’étoiles de la naissance à la mort — transferts de masse, fusions, explosions de supernova — dans un modèle de l’histoire de la formation d’étoiles et de la chimie de la Voie lactée sur 12 milliards d’années. Puis il suit chaque trou noir sur son orbite dans la Galaxie jusqu’à aujourd’hui.

Ils ont lancé dix versions du modèle, en variant la physique la plus incertaine : la façon dont les étoiles explosent, et dont les couples échangent de la matière.

Le recensement

Dans leur modèle de référence :

• La Voie lactée compte environ 40 millions de trous noirs isolés (d’autres recettes de supernova donnent 100 à 200 millions).
• Environ 80 000 se trouvent à moins d’un kiloparsec du Soleil, soit environ 3 300 années-lumière.
• Leur masse moyenne est d’environ 11 fois celle du Soleil. Les masses se regroupent autour de 9 et 20 masses solaires, avec un creux marqué entre 13 et 17.
• La plupart sont proches du plan de la Galaxie. Près de la moitié viennent du disque épais, la partie ancienne de la Voie lactée.
• Origine la plus fréquente : un couple d’étoiles disloqué par une supernova (environ 48 %).
• Plus des deux tiers sont nés sans coup de pied. Ils suivent des orbites calmes, presque circulaires. Ceux qui en ont reçu un à la naissance vont bien plus vite, souvent 100 à 200 km/s.

Masses prédites des trous noirs isolés : deux pics vers 9 et 20 masses solaires, et un creux entre 13 et 17. — Figure 13, He et al. (2026), arXiv:2609.29211.

Où ils apparaîtraient dans le ciel : concentrés vers le plan et le centre de la Voie lactée. — Figure 15, He et al. (2026), arXiv:2609.29211.

Comment les trouver

• Les rayons X. Un trou noir qui traverse lentement le gaz interstellaire en avale une partie et brille. Le modèle prévoit environ 5 000 sources de ce type au-dessus d’un seuil de brillance dans toute la Galaxie, environ 100 à moins d’un kiloparsec — des chiffres optimistes, très sensibles à l’efficacité avec laquelle le gaz avalé rayonne.
• La microlentille. Les grossissements de longue durée sont le meilleur indice. Pour le relevé du centre galactique du futur télescope spatial Roman, le modèle prévoit environ 360 événements en cinq ans — une limite haute, avant les effets de sélection réels.

Le modèle propose aussi une hypothèse sur le seul trou noir solitaire connu : son mouvement colle le mieux à un trou noir né dans le disque mince et ayant reçu un coup de pied à sa naissance, sans exclure une autre origine.

Pourquoi les chiffres varient

Le total dépend surtout de la façon dont les étoiles explosent, encore incertaine. C’est justement l’intérêt : les longs événements de microlentille gardent l’empreinte de cette physique, comme le creux dans les masses. Compter les trous noirs solitaires pourrait révéler comment meurent les étoiles massives.