Une image de la région centrale de la galaxie Starburst M82. Crédit image: NASA Cliquez pour agrandir
Des scientifiques utilisant Rossi X-ray Timing Explorer de la NASA ont trouvé une étoile condamnée en orbite autour de ce qui semble être un trou noir de taille moyenne? une catégorie théoriquement «trouée» de trou noir qui a échappé à la confirmation et frustré les scientifiques pendant plus d'une décennie.
Avec la découverte de l'étoile et de sa période orbitale, les scientifiques sont maintenant à un pas de mesurer la masse d'un tel trou noir, une étape qui aiderait à vérifier son existence. La période et l'emplacement de l'étoile correspondent déjà à la théorie principale de la formation de ces trous noirs.
Une équipe dirigée par le professeur Philip Kaaret de l'Université de l'Iowa, Iowa City, a annoncé aujourd'hui ces résultats dans Science Express. Les résultats paraîtront également dans le numéro du 27 janvier de Science.
"Nous avons attrapé cette étoile par ailleurs ordinaire dans une étape unique de son évolution, vers la fin de sa vie lorsqu'elle a gonflé dans une phase géante rouge", a déclaré Kaaret. «En conséquence, le gaz de l'étoile se déverse dans le trou noir, provoquant l'éclairement de toute la région. C'est une région du ciel bien étudiée, et nous avons repéré l'étoile avec un peu de chance et beaucoup de persévérance. »
Un trou noir est un objet si dense et avec une force gravitationnelle si intense que rien, pas même la lumière, ne peut échapper une fois à l'intérieur de sa frontière. Une région de trou noir devient visible lorsque la matière tombe vers elle et se réchauffe à des températures élevées. Cette lumière est émise avant que la matière ne franchisse la frontière, appelée l'horizon des événements.
Notre galaxie est remplie de millions de trous noirs de masse stellaire, chacun avec la masse de quelques soleils. Ceux-ci se forment lors de l'effondrement d'étoiles très massives. La plupart des galaxies possèdent en leur cœur un trou noir supermassif, contenant la masse de millions à des milliards de soleils confinés dans une région pas plus grande que notre système solaire. Les scientifiques ne savent pas comment ces formes se forment, mais cela entraîne probablement l'effondrement d'énormes quantités de gaz primordial.
«Au cours de la dernière décennie, plusieurs satellites ont trouvé des preuves d'une nouvelle classe de trous noirs, qui pourrait se situer entre 100 et 10 000 masses solaires», a déclaré le Dr Jean Swank, scientifique du projet Rossi Explorer au Goddard Space Flight Center de la NASA, Greenbelt. , Md. «Il y a eu un débat sur les masses et sur la formation de ces trous noirs. Rossi a fourni de nouvelles informations importantes. »
Ces trous noirs suspects de moyenne masse sont appelés objets à rayons X ultra-lumineux car ce sont des sources lumineuses de rayons X. En fait, la plupart de ces estimations de masse de trous noirs ont été basées uniquement sur un calcul de la force d'une traction gravitationnelle nécessaire pour produire de la lumière d'une intensité donnée.
Le groupe de Kaaret à l'Université de l'Iowa, qui comprend le professeur Cornelia Lang et Melanie Simet, un étudiant de premier cycle, a fait une mesure qui peut être utilisée dans l'équation pour calculer directement la masse. En utilisant la physique newtonienne simple, les scientifiques peuvent calculer la masse d'un objet une fois qu'ils connaissent la période orbitale et la vitesse des petits objets tournant autour de lui.
"Nous avons constaté une augmentation et une baisse de la lumière aux rayons X tous les 62 jours, probablement causée par l'orbite de l'étoile compagnon autour du trou noir", a déclaré Simet. ? La vitesse sera difficile à déterminer, cependant, parce que l'étoile est située dans une telle zone obscurcie par la poussière. Cela rend difficile pour les télescopes optiques et infrarouges d'observer l'étoile et de faire des calculs de vitesse. Pourtant, pour l'instant, connaître uniquement la période orbitale est très révélateur.
Le trou noir suspect de moyenne masse, connu sous le nom de M82 X-1, est un objet à rayons X ultra-lumineux bien étudié dans un amas d'étoiles à proximité contenant environ un million d'étoiles emballées dans une région d'environ 100 années-lumière seulement. Une théorie dominante propose qu'une multitude de collisions d'étoiles sur une courte période dans une région surpeuplée créera une gigantesque étoile de courte durée qui s'effondrera dans un trou noir de 1 000 masses solaires. Le cluster près de M82 X-1 a une densité suffisamment élevée pour former un tel trou noir. Aucun compagnon normal ne pourrait fournir suffisamment de carburant pour faire briller le M82 X-1 aussi brillamment. Mais la période orbitale de 62 jours implique que le compagnon doit avoir une très faible densité. Cela correspond au scénario d'une étoile super-géante gonflée perdant de la masse à un rythme suffisamment élevé pour alimenter le M82 X-1.
"Avec cette découverte de la période orbitale, nous avons maintenant une image cohérente de toute l'évolution d'un binaire de trou noir de masse moyenne", a déclaré Kaaret. «Il s’est formé dans un« super »amas d’étoiles; le trou noir a alors capturé une étoile compagnon; l'étoile compagnon a évolué vers la scène géante; et nous le voyons maintenant comme une source de rayons X extrêmement lumineuse parce que l'étoile compagnon s'est agrandie et alimente le trou noir. »
Source d'origine: communiqué de presse de la NASA
