Découverte d'objets inconnus autour du trou noir central

Découverte d'objets inconnus autour du trou noir central

 

Astronomy groupeg reconstitutionartRendu artistique Jack Ciurlo

 

Les astronomes de la Galactic Center Orbits Initiative de l'UCLA ont découvert une nouvelle classe d'objets bizarres au centre de notre galaxie, non loin du trou noir supermassif appelé Sagittaire A *. Ils ont publié leurs recherches le 15 janvier 2020 dans la revue Nature.

" Ces objets ressemblent à du gaz et se comportent comme des étoiles ", ont déclaré la co-auteure Andrea Ghez, Lauren B. Leichtman de l'UCLA et Arthur E. Levine, professeur d'astrophysique et directeur de l'UCLA Galactic Center Group.

" Les nouveaux objets sont compacts la plupart du temps et s'étirent lorsque leurs orbites les rapprochent du trou noir. Leurs orbites varient d'environ 100 à 1000 ans ", a déclaré l'auteur principal Anna Ciurlo, chercheur postdoctoral à l'UCLA.

Le groupe de recherche de Ghez a identifié un objet inhabituel au centre de notre galaxie en 2005, qui a ensuite été nommé G1. En 2012, des astronomes en Allemagne ont fait une découverte déroutante d'un objet bizarre nommé G2 au centre de la Voie lactée qui a fait une approche rapprochée du trou noir supermassif en 2014. Ghez et son équipe de recherche croient que G2 est probablement deux étoiles qui avaient été en orbite autour du trou noir en tandem et avaient fusionné en une étoile extrêmement grande, enveloppée de gaz et de poussières inhabituellement épais.

" Au moment de l'approche la plus proche, G2 avait une signature vraiment étrange ", a déclaré Ghez. " Nous l'avions déjà vu, mais il n'avait pas l'air trop particulier, jusqu'à ce qu'il se rapproche du trou noir et soit devenu allongé, et qu'une grande partie de son gaz a été déchiré. Il est passé d'un objet assez inoffensif quand il était loin du trou noir à un objet qui était vraiment allongé et déformé à son approche la plus proche puis a perdu sa coque extérieure, et maintenant il redevient plus compact. "

 

Astronomy groupeg reconstitutionart

Le rendu de l'artiste montre des objets G, avec les centres rougeâtres, en orbite autour du trou noir supermassif. Le trou noir est représenté comme une sphère sombre à l'intérieur d'un anneau blanc (au-dessus du milieu du rendu). - Artist’s impression of G objects, with the reddish centers, orbiting the supermassive black hole at the center of our galaxy. The black hole is represented as a dark sphere inside a white ring (above the middle of the rendering). Credit: Jack Ciurlo

 

" L'une des choses qui a enthousiasmé tout le monde à propos des objets G est que les choses qui en sont arrachées par les forces de marée alors qu'elles balayent le trou noir central doivent inévitablement tomber dans le trou noir ", a déclaré le co-auteur Mark Morris, Professeur de physique et d'astronomie à l'UCLA. " Lorsque cela se produit, cela pourrait être en mesure de produire un impressionnant spectacle de feux d'artifice, car le matériau mangé par le trou noir va chauffer et émettre un rayonnement copieux avant de disparaître à travers l'horizon des événements."

Mais les valeurs G2 et G1 sont-elles aberrantes ou font-elles partie d'une plus grande classe d'objets ? :

En réponse à cette question, le groupe de recherche de Ghez rapporte l'existence de quatre autres objets qu'ils appellent G3, G4, G5 et G6. Les chercheurs ont déterminé chacune de leurs orbites. Alors que G1 et G2 ont des orbites similaires, les quatre nouveaux objets ont des orbites très différentes.

Ghez pense que les six objets étaient des étoiles binaires - un système de deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre - qui ont fusionné en raison de la forte force gravitationnelle du trou noir supermassif. " La fusion de deux étoiles prend plus d'un million d'années pour se terminer ", a déclaré Ghez. " Les fusions d'étoiles peuvent se produire dans l'univers plus souvent que nous ne le pensions, et sont probablement assez courantes. Les trous noirs peuvent conduire les étoiles binaires à fusionner. Il est possible que bon nombre des étoiles que nous observons et ne comprenons pas soient le résultat final de fusions qui sont calmes maintenant. Nous apprenons comment les galaxies et les trous noirs évoluent. La manière selon les étoiles binaires interagissent entre elles et avec le trou noir est très différente de la façon dont les étoiles simples interagissent avec les autres étoiles simples et avec le trou noir. "

 

Astronomy groupeg

L'image montre les orbites des objets G au centre de notre galaxie, avec le trou noir supermassif indiqué par une croix blanche. Les étoiles, le gaz et la poussière sont à l'arrière-plan. - Credit: Anna Ciurlo, Tuan Do/UCLA Galactic Center Group

 

Ciurlo a noté que, bien que le gaz de la coque extérieure du G2 se soit étiré de manière spectaculaire, sa poussière à l'intérieur du gaz ne s'est pas beaucoup étirée. " Quelque chose a dû le garder compact et lui permettre de survivre à sa rencontre avec le trou noir ", a déclaré Ciurlo. " C'est la preuve d'un objet stellaire à l'intérieur de G2."

" L'ensemble de données unique que le groupe du professeur Ghez a rassemblé pendant plus de 20 ans est ce qui nous a permis de faire cette découverte ", a déclaré Ciurlo. " Nous avons maintenant une population d'objets " G ", il ne s'agit donc pas d'expliquer un " événement ponctuel " comme G2."

Les chercheurs ont fait des observations à partir de l'observatoire WM Keck à Hawaï et ont utilisé une technologie puissante que Ghez a aidé à mettre au point, appelée optique adaptative, qui corrige les effets de distorsion de l'atmosphère terrestre en temps réel. Ils ont effectué une nouvelle analyse de 13 ans de leurs données à l'UCLA Galactic Center Orbits Initiative.

En septembre 2019, l'équipe de Ghez a rapporté que le trou noir devenait plus affamé et on ne sait pas pourquoi. L'étirement du G2 en 2014 semblait retirer du gaz qui pourrait avoir été récemment avalé à nouveau par le trou noir, a déclaré le co-auteur Tuan Do, chercheur à l'UCLA et directeur adjoint du Galactic Center Group. Les fusions d'étoiles pourraient alimenter le trou noir.

L'équipe a déjà identifié quelques autres candidats susceptibles de faire partie de cette nouvelle classe d'objets et continue de les analyser.

Ghez a noté que le centre de la galaxie de la Voie lactée est un environnement extrême, contrairement à notre coin moins agité de l'univers.

 

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Le centre de notre galaxie La Voie Lactée - Center of Milky Way galaxy (stock image). Credit: © Sarote / Adobe Stock

 

" La Terre est dans la banlieue par rapport au centre de la galaxie, qui est à environ 26 000 années-lumière ", a déclaré Ghez. " Le centre de notre galaxie a une densité d'étoiles 1 milliard de fois plus élevée que notre partie de la galaxie. L'attraction gravitationnelle est tellement plus forte. Les champs magnétiques sont plus extrêmes. Le centre de la galaxie est l'endroit où se produit l'astrophysique extrême - la X-sports de l'astrophysique. "

Ghez a déclaré que cette recherche nous apprendra ce qui se passe dans la majorité des galaxies.

Les autres coauteurs incluent Randall Campbell, un astronome de l'observatoire WM Keck à Hawaï; Aurelien Hees, ancien boursier postdoctoral de l'UCLA, aujourd'hui chercheur à l'Observatoire de Paris en France; et Smadar Naoz, professeur adjoint de physique et d'astronomie à l'UCLA.

La recherche est financée par la National Science Foundation, la WM Keck Foundation et le Keck Visiting Scholars Program, la Gordon and Betty Moore Foundation, la Heising-Simons Foundation, Lauren Leichtman et Arthur Levine, Jim et Lori Keir, et Howard et Astrid Preston.

En juillet 2019, l'équipe de recherche de Ghez a rendu compte du test le plus complet de la théorie générale emblématique de la relativité d'Einstein près du trou noir. Ils ont conclu que la théorie d'Einstein a passé le test et est correcte, du moins pour l'instant.

 

Sources : Anna Ciurlo, Randall D. Campbell, Mark R. Morris, Tuan Do, Andrea M. Ghez, Aurélien Hees, Breann N. Sitarski, Kelly Kosmo O’Neil, Devin S. Chu, Gregory D. Martinez, Smadar Naoz & Alexander P. Stephan. A population of dust-enshrouded objects orbiting the Galactic black holeNature, 2020 DOI: 10.1038/s41586-019-1883-y

Materials provided by UCLA University of California - Los Angeles. www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200115132316.htm - Original written by Stuart Wolpert. Note: Content may be edited for style and length.

Voici une animation ci-dessous des orbites des objets G, avec les orbites des étoiles près du trou noir supermassif. Crédit: Advanced Visualization Lab, National Center for Supercomputing Applications, University of Illinois :

 

 

More than 100 years after Albert Einstein published his iconic theory of general relativity, it is beginning to fray at the edges, said Andrea Ghez, UCLA professor of physics and astronomy. Now, in the most comprehensive test of general relativity near the monstrous black hole at the center of our galaxy, Ghez and her research team report 2019 July 25 in the journal Science that Einstein’s theory of general relativity holds up. “ Einstein’s right, at least for now ”, said Ghez, a co-lead author of the research. “ We can absolutely rule out Newton’s law of gravity. Our observations are consistent with Einstein’s theory of general relativity. However, his theory is definitely showing vulnerability. It cannot fully explain gravity inside a black hole, and at some point we will need to move beyond Einstein’s theory to a more comprehensive theory of gravity that explains what a black hole is.”

" Plus de 100 ans après la publication par Albert Einstein de sa théorie emblématique de la relativité générale, celle-ci commence à s'effilocher , a déclaré Andrea Ghez, professeur de physique et d'astronomie à l'UCLA. Maintenant, dans le test le plus complet de la relativité générale près du trou noir monstrueux au centre de notre galaxie, Ghez et son équipe de recherche rapportent le 25 juillet 2019 dans la revue Science que la théorie d'Einstein de la relativité générale tient le coup. " Einstein a raison, du moins pour l'instant ", a déclaré Ghez, co-auteur principal de la recherche. " Nous pouvons absolument exclure la loi de gravité de Newton. Nos observations sont conformes à la théorie d'Einstein de la relativité générale. Cependant, sa théorie montre clairement une vulnérabilité. Il ne peut pas expliquer pleinement la gravité à l'intérieur d'un trou noir, et à un moment donné, nous devrons aller au-delà de la théorie d'Einstein vers une théorie de la gravité plus complète qui explique ce qu'est un trou noir. "

 

 

 

Yves Herbo et Traductions, Sciences-Faits-Histoires, 16-01-2020

 

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