Un trou noir *solitaire* détecté / une planète en orbite autour de *trois* étoiles

 

Alice Gasparini partage avec JTS son enthousiasme pour la découverte d'un Trou noir "solo"

Sahu, K. C. et al.(2022) rapportent la découverte du premier un trou noir isolé, il est stellaire (7 masses solaires) et dans notre galaxie. Il s'agit d'une observation  exceptionnelle car jusqu'à maintenant les trous noirs - objets "invisibles" par nature - ont été détectés: soit par leur disque d'accrétion: les TN supermassifs au centre des galaxies mais aussi les TN stellaires qui avalent de la matière d'un compagnon en émettant des rayons X, soit en système binaire lors de la collision par émission d'ondes gravitationnelles.

Dans cette observation on a utilisé l'effet de lentille gravitationnelle: plus précisément l'effet de microlentille, où un corps compact (normalement une étoile) agit comme lentille sur une source plus lointaine (une autre étoile dans le fond) en courbant l'espace-temps et en déviant et focalisant les rayons de lumière de la source vers l'observateur, qui observe une image déformée (anneau d'Einstein) et un flux amplifié de la source du fond. Or ici le corps agissant comme lentille pour la 1ère fois n'émet pas de rayonnement: il s'agit d'un trou noir "isolé", comment on sait qu'il y en a (le mécanisme de formation est connu: suite aux explosion de supernova non symétriques, où le résidu - qui peut être une étoile à neutrons ou un TN - est "éjecté" du nuage, avant on avait observé des étoiles de neutrons pas pas de TN) mais on en a jamais détecté. Alice Gasparini

L'explication dans la revue Nature

Elizabeth Gibney,rapporte dans une news de natures ici : La première observation d'un trou noir solitaire ravit les astronomes et pourrait apporter des indices sur les explosions de supernova.

Fig 1 : Les trous noirs déforment la lumière provenant des objets qui les entourent.Crédit : NASA GSFC, ESA/Gaia/DPAC [img]

Des trous noirs isolés jonchent probablement la galaxie, mais ils sont extrêmement difficiles à repérer. Récemment des astronomes ont, pour la première fois, vu un trou noir isolé, errant à travers la Voie lactée. Les trous noirs sont généralement aperçus lorsqu'ils interagissent avec d'autres objets, tels que des étoiles compagnes. L'étude des trous noirs en solo - une classe distincte d'objets cosmiques - devrait aider les scientifiques à comprendre comment ils se forment et à quel point ils sont abondants.

Les trous noirs sont si massifs que même la lumière ne peut échapper à leur attraction gravitationnelle, donc par leur nature ils sont invisibles. Ils restent fantomatiques à moins qu'ils n'interagissent avec d'autres objets stellaires, en surchauffant la matière d'une étoile compagne, par exemple, ou en entrant en collision pour générer des ondes gravitationnelles qui ondulent à travers l'Univers.

On pense que les trous noirs solos sont courants et se forment chaque fois qu'une seule étoile de plus de 20 masses solaires atteint la fin de sa vie. "Il devrait y avoir 100 millions de trous noirs de ce type dans la galaxie, ils devraient être partout, mais il est très difficile de les trouver", déclare Kailash Sahu, astronome au Space Telescope Science Institute de Baltimore, Maryland, qui a dirigé l'équipe qui a créé la découverte. encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine :  ici

Confirmer la présence du trou noir a nécessité dix ans d'observations, à l'aide du télescope spatial Hubble de la NASA et de plusieurs observatoires au sol. Un article préimprimé1 détaillant la découverte, publié sur arXiv le 31 janvier, n'a pas encore été examiné par des pairs, mais ravit déjà les astronomes. "Je pense que c'est une découverte très excitante et importante", déclare Selma de Mink, astrophysicienne à l'Institut Max Planck d'astrophysique de Garching, en Allemagne.

Étoiles focalisées

Pour repérer le trou noir solitaire, l'équipe internationale a utilisé une technique connue sous le nom de microlentille. Les chercheurs ont recherché des étoiles qui semblaient s'éclairer au passage d'un objet invisible, son attraction gravitationnelle se pliant et concentrant la lumière des étoiles comme une lentille (Cf fig 2 "Lentilles cosmiques"). Les objets très massifs, tels que les trous noirs, affectent une plus grande surface d'espace et éclairent ainsi l'étoile plus longtemps. Mais des objets faibles et plus légers – tels que des étoiles à neutrons – se déplaçant anormalement lentement pourraient également provoquer un éclaircissement prolongé.

Figure 2: Un trou noir peut être détecté à l'aide d'une technique appelée microlentille. Lorsqu'un trou noir passe entre une étoile et la Terre, son attraction gravitationnelle dévie et concentre la lumière de l'étoile, amplifiant temporairement la luminosité observée de l'étoile; img

Durant six ans, le groupe a utilisé le télescope spatial Hubble pour mesurer comment l'objet qui passait semblait dévier la position d'une étoile dans le ciel. Cette déviation est minuscule - la mesurer depuis la Terre équivaut à quelqu'un à New York mesurant la largeur d'une pièce de monnaie à Los Angeles, dit Sahu. En utilisant des équations dérivées pour la première fois par Albert Einstein en 1915, les chercheurs ont pu calculer que la masse de l'objet invisible : environ sept fois celle du Soleil : suffisamment lourd pour qu'il soit presque certain que c'est un trou noir. "Ils ont été les premiers à détecter sans ambiguïté un seul trou noir", explique de Mink.
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La détection est beaucoup plus convaincante que les affirmations précédentes de trous noirs isolés, convient Eric Agol, astronome de l'Université de Washington à Seattle, qui figurait il y a 20 ans parmi les chercheurs qui ont proposé la combinaison des techniques d'éclaircissement et de déviation utilisées par l'équipe.
Traduction de Gibney,E. (2022) ici.

encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine :  ici

Sources

• Gibney, E. (2022). First glimpse of lone black hole delights astronomers. Nature, d41586-022-00346‑6. https://doi.org/10.1038/d41586-022-00346-6

• Sahu, K. C., et al. (2022). An Isolated Stellar-Mass Black Hole Detected Through Astrometric Microlensing. arXiv:2201.13296 [astro-ph]. http://arxiv.org/abs/2201.13296

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Des scientifiques ont peut-être trouvé la première planète en orbite autour de trois étoiles

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Figure 3 GW Orionis, un système stellaire triple avec une région intérieure particulièreESO; img L. Calçada/Exeter; Kraus et al.

Une planète «circumtriple» montrerait que des planètes peuvent se former dans des endroits inhabituels

Des astronomes ont découvert plusieurs planètes en orbite autour de deux étoiles à la fois, appelées planètes circumbinaires. Et maintenant, ils pourraient avoir trouvé la première planète en orbite autour de trois, rapporte le New York Times. Un système stellaire à 1300 années-lumière de la Terre appelé GW Ori a deux étoiles en orbite rapprochée avec une troisième étoile plus loin qui les entoure, et un énorme disque de poussière qui les entoure toutes les trois (impression d'artiste, en haut à gauche). Ce disque poussiéreux est divisé en trois anneaux, avec un grand espace entre l'anneau intérieur et les deux autres. Les scientifiques se sont demandé si cet espace dans l'anneau était un symptôme du couple gravitationnel causé par les trois étoiles, ou s'il s'agissait plutôt d'une preuve que la première planète «circumtriple» connue découpait son orbite. Une nouvelle modélisation indique une planète massive - ou même plusieurs planètes - comme le meilleur moyen d'expliquer cet écart, rapportent les scientifiques dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Smallwood,& al. 2021). Si cela est confirmé, cela pourrait renforcer l'idée que les planètes se forment plus fréquemment dans l'univers que ce que l'on pense, même dans des systèmes particulièrement étranges. encourage le lecteur à aller vérifier dans l’article d’origine :  ici

Abstract de l'article d'origine

"GW Ori est un système stellaire triple hiérarchique avec un disque protoplanétaire circumtriple mal aligné. Des observations récentes de l'observatoire d'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ont identifié trois anneaux de poussière avec un espace important à 100 au et des mésalignements entre chacun des anneaux. Une rupture dans le disque de gaz peut être entraînée par le couple du système triple étoile ou d'une planète suffisamment massive pour creuser un espace dans le disque. Une fois le disque brisé, les anneaux effectuent une précession nodale à différentes échelles de temps et se désalignent.
Nous étudions les origines des anneaux de poussière au moyen d'intégrations à N corps et de simulations hydrodynamiques 3D. Nous constatons que pour les paramètres motivés par l'observation des disques protoplanétaires, le disque ne se brise pas en raison du couple du système stellaire. Nous suggérons que la présence d'une ou plusieurs planètes massives dans le disque sépare les disques intérieur et extérieur. Nous concluons que la rupture du disque dans GW Ori est probablement causée par des planètes non détectées - la ou les premières planètes sur une orbite circumtriple. " (Smallwood,& al. 2021) abstract traduit par Google

• Fritts, R. (2021, septembre 29). Scientists may have found the first known planet to orbit three stars. Science. https://www.science.org/content/article/scientists-may-have-found-first-known-planet-orbit-three-stars
• O’Callaghan, J. (2021, septembre 28). This May Be the First Planet Found Orbiting 3 Stars at Once. The New York Times. https://www.nytimes.com/2021/09/28/science/triple-sun-planet.html
• Smallwood, J. L., Nealon, R., Chen, C., Martin, R. G., Bi, J., Dong, R., & Pinte, C. (2021). GW Ori : Circumtriple rings and planets. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 508(1), 392‑407. https://doi.org/10.1093/mnras/stab2624