Une collision laiteuse avec un trou noir supermassive pourrait être plus proche que nous ne le pensions.
Caché au plus profond de la grande galaxie naine Magellanic Cloud qui orbite autour de la voie lactée sur une boucle en constante clôture, des signes d’un objet invisible massif qui se bloque à environ 600 000 fois la masse du soleil a été détectée.
Étant donné que le grand nuage Magellanic se heurtera un jour à notre propre galaxie, cela signifie que le trou noir est également destiné à s’écraser.
Ce qui est encore plus intéressant, c’est que le trou noir tombe dans un régime de masse rarement vu, sous un million de fois la masse du soleil. Si son existence peut être confirmée, elle nous donne un nouveau point de données pour comprendre comment les trous noirs passent des masses de la taille d’une étoile à de gros monstres équivalents à non seulement des millions mais des milliards de coulisses de masse.
La découverte, dirigée par l’astrophysicien Jiwon Jesse Han du Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CFA), a été soumise à Le journal astrophysiqueet est actuellement disponible sur le serveur de préparation arxiv.
Les trous noirs peuvent en fait être assez difficiles à repérer. À moins qu’ils ne se lancent activement, un processus qui produit une lumière flamboyante car le matériau est super chauffé par la friction et la gravité, ils n’émettent aucun rayonnement que nous pouvons détecter.
Cela signifie que les scientifiques doivent devenir délicats, et l’une de leurs astuces est de rechercher des étoiles qui se déplacent d’une manière qui ne peut être expliquée aucune autre façon.
Le grand nuage Magellanic. (Zdeněk Bardon / ESO)
La principale méthode pour le faire est de mesurer les orbites inhabituelles. C’est en étudiant soigneusement des orbites au centre de la Voie lactée, par exemple, que les astronomes ont confirmé l’existence et la masse du Sagittaire A *, le trou noir supermassif au centre de la voie lactée (c’est environ 4,3 millions de masses solaires, si vous «est intéressé).
Han et ses collègues n’ont cependant pas cherché des orbites. Au lieu de cela, leurs recherches se sont concentrées sur un autre type de mouvement stellaire: l’étoile d’hypervelocité, des objets anormaux qui voyagent beaucoup plus rapidement que la vitesse moyenne des autres étoiles de leur galaxie – si vite, ils pourraient même faire une pause pour l’espace intergalactique.
Il existe un certain nombre de ces étoiles audacieuses qui zoomant dans le halo galactique, destination inconnue.
La façon dont ces étoiles sont accélérées ont conduit les chercheurs à l’idée qu’ils pourraient nous conduire à des trous noirs cachés. Ce coup de pied d’accélération est connu sous le nom de mécanisme des collines, une interaction à trois corps entre un trou noir et deux étoiles. Finalement, la danse gravitationnelle conduira un membre de ce triplet à être avec force à travers l’espace à l’hypervelocité.
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Le télescope spatial Gaia récemment retraité a passé plusieurs années dans l’espace à cartographier les objets de la Voie lactée, y compris leurs positions dans un espace tridimensionnel (ce qui est plus difficile que vous ne le pensez), ainsi que leurs mouvements et vitesses.
Armés de données Gaia, les chercheurs ont fait une nouvelle analyse de 21 étoiles d’hypervelocité dans le halo externe de la galaxie qui sont conformes au mécanisme des collines. Ces étoiles sont toutes du sous-type B, énormes et chaudes, avec une vie relativement courte, ce qui signifie que leurs voyages à grande vitesse dans l’espace ont également été relativement courts.
Cette analyse impliquait de retrouver la vitesse et le mouvement des étoiles à leur point d’origine, gouvernant soigneusement nos autres scénarios d’accélération possibles. Ils ont pu tracer en toute confiance 16 étoiles. Sept d’entre eux sont originaires de Sgr A *, au centre de la Voie lactée.
Les neuf étoiles restantes, cependant, semblent provenir du grand nuage magellanique. Et ensemble, ils suggèrent l’éjection via le mécanisme des collines par un objet qui pèse environ 600 000 masses solaires – un trou noir caché qui s’y cache.
Le grand nuage magellanique vu à travers les yeux infrarouges utilisant le télescope spatial Spitzer. (NASA / JPL-CALTECH / STSCI)
Le grand nuage Magellanic orbite actuellement de la voie lactée à une distance d’environ 160 000 années-lumière. Sa longue et lente chute dans notre galaxie n’est pas une affaire simple, mais une danse en cours; Une estimation récente met la rencontre à environ 2 milliards d’années.
Une fois les deux galaxies fusionnées, le trou supermassif dans le grand nuage magellanique – en cas de trou noir – se rendra au centre galactique, où il finira par fusion plus grand trou noir.
Les astronomes croient que c’est une façon dont les trous noirs peuvent passer de tailles relativement petites à des tailles encore plus grandes. Ce serait tellement incroyable de voir ce processus qui se déroule lentement, ici dans notre propre galaxie – même si nous n’allons pas être là pour voir la finale.
Les recherches futures, espère l’équipe, les aideront à confirmer l’existence et à déterminer les propriétés de leur nouvelle découverte fascinante.
La recherche, soumise à Le journal astrophysiqueest disponible sur arxiv.
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