Il semble que nous ayons enfin pu localiser certains des trous noirs « perdus » de l’univers.
Un amas d’étoiles appelé IRS 13 près du centre de la galaxie semble abriter un trou noir en son centre. De plus, la façon dont ces étoiles se regroupent et tournent suggère que les trous noirs sont rares – dans la plage de masse intermédiaire, entre ceux ayant une masse semblable à une étoile et les monstres massifs.
De tels trous noirs de masse intermédiaire sont extrêmement rares, ce qui rend IRS 13 passionnant en soi… mais ce qui est encore plus étonnant, c’est son emplacement.
Le trou noir, situé à seulement 0,1 année-lumière du centre galactique, semble être l’un des éléments constitutifs de la croissance et de l’évolution continues du trou noir supermassif au cœur de la Voie lactée, Sagittaire A* (Sgr A*). .
Il s’agit d’une preuve vitale qui pourrait nous aider à comprendre comment les trous noirs se développent et à combler le fossé entre les masses stellaires et les trous noirs supermassifs.
Les trous noirs représentent le point final de l’évolution de la vie d’une étoile massive, mais les masses observées de ces objets sont déroutantes.
Dans la gamme des masses stellaires, nous avons des trous noirs formés par l’effondrement (et la fusion) de noyaux d’étoiles massifs. Pour un trou noir constitué d’une seule étoile, la masse maximale est d’environ 80 fois la masse du soleil.
Les trous noirs supermassifs ont une plage de masse qui n’est pas bien définie, mais il est généralement admis que leur masse est de plusieurs millions à plusieurs milliards de fois celle du Soleil. Tout ce qui se situe entre environ 100 masses solaires et 100 000 à 1 million de masses solaires correspond à la plage de masse moyenne, où étonnamment peu d’objets ont été trouvés.
La raison pour laquelle cela est choquant est que cela laisse vide le chemin évolutif entre les petits trous noirs et les grands trous noirs.
Il existe un écart dans les statistiques d’observation entre les trous noirs de masse stellaire et les trous noirs supermassifs qui ne peut pas être facilement expliqué – ce qui signifie que nous avons peu ou pas de preuves de croissance d’un point à l’autre.
IRS 13 découvert Il y a un peu plus de 25 ansDepuis, cette étoile intrigue les astronomes. Au départ, on pensait qu’il s’agissait d’une seule étoile massive. Puis une autre étoile massive a été découverte. binaire. Puis Étoile Loup-RayetUne étoile massive au bord d’une supernova.
Il a depuis été identifié En petit groupeMais cela reste une énigme. Il est si proche de Sgr A* – un trou noir d’une masse de 4,3 millions de soleils – qu’un tel amas ne devrait pas être en mesure de conserver sa structure rapprochée.
Une équipe dirigée par l’astrophysicien Florian Biesker de l’Université de Cologne en Allemagne voulait résoudre ce mystère. Les chercheurs ont donc examiné la façon dont les étoiles et les masses de gaz se déplacent dans l’amas. Ils s’attendaient à ce que le mouvement soit relativement aléatoire, mais ils l’ont trouvé plutôt organisé.
Il y a deux explications possibles à cela. Le premier est l’effet de Sgr A*, qui modifie d’une manière ou d’une autre les orbites des objets dans IRS 13. Mais l’équipe a conclu qu’il devait y avoir quelque chose à l’intérieur de l’amas, le gardant gravitationnellement intact.
Ils ont observé et modélisé pour voir s’ils pouvaient déterminer de quoi il s’agissait. En suivant les mouvements du groupe, ils ont pu déterminer l’emplacement où pourrait se trouver l’objet dense.
À cet endroit, ils ont observé des rayons X et un anneau de gaz ionisé tournant à environ 130 kilomètres (81 miles) par seconde.
Ils ont ensuite calculé la masse de l’objet au centre de l’anneau en utilisant l’ensemble de ces mouvements. Les scientifiques ont estimé la masse de l’objet à environ 30 000 masses solaires. Et il ne pourrait s’agir que d’une seule chose : un trou noir de masse intermédiaire.
Les futures observations utilisant des instruments de pointe nous donneront un meilleur aperçu de cet objet mystérieux, mais pour l’instant, cette collection semble représenter une étape importante vers la compréhension de l’évolution des trous noirs.
« IRS 13 semble être la pierre angulaire de la croissance de notre trou noir central SgrA* », Biesker dit.
« Ce magnifique amas d’étoiles n’a cessé de surprendre la communauté scientifique depuis sa découverte il y a une vingtaine d’années. Au départ, on pensait qu’il s’agissait d’une étoile inhabituellement lourde. Cependant, grâce aux données à haute résolution, nous pouvons désormais confirmer la formation du bâtiment. bloc avec un trou noir intermédiaire « La masse est au centre. »
La recherche a été publiée dans Journal d’astrophysique.