Mauvaise astronomie | Trous noirs par une douzaine d’essaim au cœur d’un amas globulaire

Les astronomes ont regardé L’amas globulaire adjacent NGC 6397 Et ils ont découvert que, plutôt que d’avoir un seul trou noir massif en son centre, il y aurait probablement des dizaines, voire des centaines de petits trous noirs en son centre.

Course de Holy Kessel!

Les trous noirs jouent un rôle astrophysique important dans la naissance et la vie des galaxies, des étoiles et d’autres choses. Nous connaissons deux types de trous noirs: ceux à masse stellaire, de quelques à quelques dizaines de masse d’étoiles qui se forment lorsque des étoiles massives explosent, et des saveurs supermassives de 100000 à des milliards de fois la masse du Soleil résident dans les centres de galaxies.

C’est un énorme écart dans la masse entre les deux! Les astronomes pensent qu’il existe un troisième type, appelé trous noirs de masse moyenne (ou IMBH) de 100 à 100 000 masses solaires, qui comble cette lacune. Le problème est que les preuves en sont rares. Seuls quelques candidats sont trouvés, dont Quand ils déchirent une étoile en lambeauxEt le Quand ils fuient les centres des galaxies nainesou Même lorsqu’ils forment et font vibrer le tissu de l’espace-temps.

Un endroit pour le chercher dans les centres Groupes sphériques, Amas presque sphériques de centaines de milliers d’étoiles, liées entre elles par leur gravité mutuelle. Ils ont tendance à être à quelques dizaines d’années-lumière, les étoiles sont donc très encombrées.

Cela signifie que les étoiles de ces amas passent étroitement ensemble tout le temps, et quand elles font quelque chose d’intéressant se produit: plus la masse des deux a tendance à chuter près du centre de l’amas et plus elle se déplace vers l’extérieur. Au fil du temps, cela signifie que bon nombre des étoiles les plus massives sont au cœur de l’amas.

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Cela peut naturellement amener IMBH à être au centre de masse. Une étoile vraiment massive pourrait fusionner avec d’autres étoiles en descendant, et une fois qu’elle s’est installée dans le même centre, elle pourrait exploser, entraînant un trou noir supermassif. Celui-ci se nourrit ensuite d’étoiles ou d’autres trous noirs lorsqu’ils y tombent, donnant naissance à la formation IMBH. Ou, un trou noir régulier pourrait tomber au centre et éventuellement fusionner et se transformer en un seul trou.

D’un autre côté, il est également possible que le centre de l’amas contienne beaucoup de petits trous noirs de masse stellaire et d’autres objets sombres tels que Nains blancs Et le Étoiles à neutrons Ils sont en orbite – tous les résultats des étoiles atteignant la fin de leur vie – dispersés sur un volume d’espace beaucoup plus grand que celui qu’occupe IMBH.

Il est difficile de trouver des preuves de cela. Une façon est de regarder les orbites des étoiles dans un amas. Ils tournent tous autour du centre de l’amas, et s’il y avait un trou noir là-bas, leurs orbites seraient légèrement différentes de celles qu’il y avait, par exemple, un amas plus grand et plus diffus de petits trous noirs.

Cela nécessitait des mesures incroyablement précises des étoiles dans l’amas, cependant, cela n’a été possible que récemment. Une paire d’astronomes a repris cette tâche. Ils ont regardé NGC 6397, qui est une forme sphérique en constellation Ara. C’est le deuxième point le plus proche de la Terre à une distance d’environ 7800 années-lumière, de sorte que les mouvements stellaires sont faciles à mesurer. c’est aussi relaxation, Le terme étrange que les astronomes utilisent pour désigner que les étoiles y sont passées depuis longtemps et que de nombreuses opportunités d’interagir avec les autres, telles que des étoiles massives peuvent tomber au centre. Ils ont observé les étoiles à l’aide de Hubble, Gaia et du Very Large Telescope pour voir comment les étoiles se déplaçaient au fil du temps et pour calculer leurs orbites.

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Ensuite, ils ont exécuté une série de simulations informatiques statistiques pour voir à quoi ressembleraient les orbites s’il y avait IMBH au centre de NGC 6397 contre un nuage de trous noirs.

Ils l’ont trouvé Peut être Il y a un IMBH là-bas, quelque part environ 500 à 650 fois la masse du Soleil. Bien que leurs calculs orbitaux le permettent, de manière réaliste, bien que cela soit peu probable. Lorsque les trous noirs fusionnent pour former un trou noir plus grand, ils libèrent de l’énergie sous forme d’ondes gravitationnelles. Cela pourrait donner un coup de pouce au trou noir résultant, se comporter comme un missile et lui donner une vitesse très élevée. Et ils ont découvert que rien de moins de 1000 fois la masse du Soleil doit avoir reçu suffisamment d’énergie pour quitter entièrement la masse!

Cela laisse un essaim d’objets sombres alors que le coupable forme les orbites des étoiles. Leurs modèles indiquent que c’est beaucoup mieux. Ils ont constaté qu’une masse égale à environ 1 à 2% de la masse totale de l’amas – environ 1000 à 2000 fois la masse du Soleil – répartie sur une taille sphérique d’environ une demi-année-lumière expliquerait les formations orbitales qu’ils voient dans l’amas. étoiles.

C’est un ajustement serré. L’étoile la plus proche du soleil Alpha Centauri, À 4,37 années-lumière de nous, mais un noyau globulaire serait En milliers Des étoiles de la même taille!

Ils s’attendent à ce que la moitié de ces objets soient des trous noirs de masse stellaire, environ 4/5 du reste étant des naines blanches et 1/5 des étoiles à neutrons.

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Cela ferait de NGC 6397 un cimetière d’étoiles, et les fantômes de leur ancien moi hantent toujours son cœur.

C’est probablement le cas pour de nombreux amas globulaires, même si cela nécessitera plus d’observations pour être certain. Cela nous laisse avec un problème étrange: nous savons que les IMBH devraient exister, il n’y a aucune vraie raison pour laquelle nous pouvons penser qu’ils ne devraient pas, et pourtant les trouver est en fait difficile.

On dirait que nous pouvons supprimer NGC 6397 de cette liste. Heureusement, il y a encore tout un univers à explorer. S’ils sont là, c’est une bonne idée de les trouver.

Jacinthe Poulin

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