La «fronde gravitationnelle» dans les amas d’étoiles peut expliquer les flux stellaires


Après avoir trouvé trois fois plus de trous noirs que prévu dans l’amas Palomar 5, les scientifiques pensent qu’ils ont peut-être compris comment se forment les flux stellaires.

Dans l’obscurité de l’espace, il y a des voyages d’étoiles voyageant dans des ruisseaux brillants.

Les origines de ces « courants de marée » stellaires ne sont pas entièrement connues, mais on pense qu’elles sont éjectées de galaxies naines perturbées ou d’amas d’étoiles.

Un nouvel article publié dans Nature Astronomy aborde les amas d’étoiles, les trous noirs et leur relation avec les flux d’étoiles en examinant Palomar 5, un amas globulaire.

« Nous ne savons pas comment ces flux se forment, mais une idée est qu’il s’agit d’amas d’étoiles perturbés », a expliqué le professeur Mark Gieles de l’Institut des sciences du cosmos de l’Université de Barcelone, qui est l’auteur principal de l’article.

« Cependant, aucun des flux récemment découverts n’a d’amas d’étoiles associé, nous ne pouvons donc pas en être sûrs. Donc, pour comprendre comment ces flux se sont formés, nous devons en étudier un avec un système stellaire qui lui est associé. Palomar 5 est le seul cas, ce qui en fait une pierre de Rosette pour comprendre la formation des cours d’eau.

L’amas Palomar 5, vieux de 10 milliards d’années, est situé à environ 80 000 années-lumière dans la constellation des Serpens et est l’un des quelque 150 amas globulaires en orbite autour de la Voie lactée.

Né au cours des premiers stades de la formation des galaxies, il est maintenant dans ses derniers stades de dissolution. Dans Palomar 5, les chercheurs pensent qu’ils pourraient avoir débloqué une compréhension de ces flux stellaires.

« Lance-pierre gravitationnelle »

Les chercheurs ont simulé les orbites et l’évolution de chaque étoile depuis la formation de l’amas jusqu’à sa dissolution finale. Ils ont fait varier les propriétés initiales de l’amas jusqu’à ce qu’une bonne correspondance avec les observations du cours d’eau et de l’amas soit trouvée.

Alors que Palomar 5 s’est formé avec une fraction de trou noir plus faible, ils ont découvert que les étoiles s’échappaient plus efficacement que les trous noirs.

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« Le nombre de trous noirs est environ trois fois plus important que prévu d’après le nombre d’étoiles dans l’amas, et cela signifie que plus de 20 % de la masse totale de l’amas est constitué de trous noirs », a déclaré Gieles.

« Elles ont chacune une masse d’environ 20 fois la masse du soleil et elles se sont formées lors d’explosions de supernova à la fin de la vie des étoiles massives, lorsque l’amas était encore très jeune. »

Au fil du temps, la fraction de trou noir a commencé à augmenter, gonflant l’amas dans ce que les chercheurs ont appelé une interaction « fronde gravitationnelle ». Cela a lancé encore plus d’étoiles dans le vide, créant le flux d’étoiles.

Alors que de plus en plus d’étoiles sortiront de l’amas, dans environ un milliard d’années, Palomar 5 disparaîtra et seuls les trous noirs seront là à sa disparition.

« Ce travail nous a aidés à comprendre que même si l’amas duveteux Palomar 5 a les queues les plus brillantes et les plus longues de tous les amas de la Voie lactée, il n’est pas unique », a ajouté le Dr Denis Erkal, co-auteur de l’article de l’Université. de Surrey.

« Au lieu de cela, nous pensons que de nombreux amas gonflés et dominés par les trous noirs se sont déjà désintégrés dans les marées de la Voie lactée pour former les minces ruisseaux stellaires récemment découverts. »

Les chercheurs ont souligné l’importance des travaux pour comprendre la formation des amas globulaires, les masses initiales des étoiles et pour l’évolution des étoiles massives. De plus, il a des implications importantes pour l’étude des ondes gravitationnelles.

« On pense qu’une grande partie des fusions de trous noirs binaires se forment dans des amas d’étoiles », a déclaré le Dr Fabio Antonini de l’Université de Cardiff, un autre co-auteur de l’article.

« Une grande inconnue dans ce scénario est le nombre de trous noirs dans les amas, ce qui est difficile à contraindre par observation car nous ne pouvons pas voir les trous noirs. Notre méthode nous permet d’apprendre combien [black holes] il y a dans un amas d’étoiles en regardant les étoiles qu’elles éjectent.

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