Les scientifiques détectent un trou noir avalant une étoile à neutrons

Concept de l'artiste d'une scène qui pourrait se produire lorsqu'un trou noir et une étoile à neutrons se rencontrent, dans une galaxie très éloignée. Image via ANU.

Les scientifiques ont annoncé en fin de semaine dernière qu'ils pensaient avoir détecté un trou noir en train d'avaler une étoile à neutrons. Ces deux objets représentent les restes super-denses d'étoiles mortes. Dans ce cas, ils résident à 900 millions d'années-lumière - loin de notre galaxie de la Voie Lactée -, nous savons donc que leur rencontre a eu lieu il y a 900 millions d'années. Il a fallu toutes ces années pour que les ondes gravitationnelles - des ondulations spatiales et temporelles créées lors de leur réunion - se rendent sur Terre, pour être finalement détectées le mercredi 14 août 2019, via un trio de détecteurs d'ondes gravitationnelles aux États-Unis et en Amérique du Nord. Italie.

Les scientifiques semblent excités par cette détection. Andrew Cho écrivait dans Science le 16 août 2019:

Les chasseurs d'ondes gravitationnelles ont peut-être déjà repéré leur carrière la plus exotique. Le 14 août à 17 h 10, HAE, un trio de détecteurs gigantesques aux États-Unis et en Italie a détecté une impulsion d'ondes gravitationnelles - des ondulations dans l'espace lui-même - apparemment déclenchées lorsqu'un trou noir et une étoile à neutrons se sont enroulés en spirale. environ 900 millions d'années-lumière. Les observateurs avaient précédemment repéré de nombreuses fusions de trous noirs et une fusion d'étoiles à neutrons, mais jamais une combinaison. La nouvelle découverte pourrait donner de nouvelles informations sur les étoiles à neutrons, constituées de la matière la plus dense du cosmos.

Les détections d'ondes gravitationnelles du 14 août ont été effectuées par l'Observatoire d'ondes gravitationnelles à interféromètre laser avancé (LIGO), composé de deux détecteurs d'ondes gravitationnelles aux États-Unis, ainsi que par le détecteur Virgo de l'Observatoire gravitationnel européen en Italie.

Il y a tout lieu de penser que les trous noirs avalent parfois des étoiles à neutrons, tout comme ils pourraient avaler toute autre chose qui leur serait trop proche. Les ondes gravitationnelles indiquent que quelque chose s'est passé et l'analyse suggère des masses pour les objets fusionnés alignées sur celles des trous noirs et des étoiles à neutrons. Susan Scott, qui dirige le groupe de la théorie de la relativité générale et de l'analyse des données à l'Université nationale australienne, a participé à l'analyse. Dans une déclaration publiée le 19 août 2019, Scott a déclaré:

Il y a environ 900 millions d’années, ce trou noir a mangé une étoile très dense, appelée étoile à neutrons, comme Pac-man, qui a probablement étouffé l’étoile instantanément.

Donc, LIGO et Virgo ont tous deux capté des signaux le 14 août lors d’une fusion entre un trou noir et une étoile à neutrons (si c’était ça). Scott semblait confiant en affirmant que cette détection la plus récente complétait de nombreuses observations sur la liste de souhaits initiale de ces scientifiques: trous noirs avec trous noirs, étoiles à neutrons avec étoiles à neutrons et maintenant un trou noir avec étoiles à neutrons. Elle a ajouté qu'il n'y avait aucune confirmation visuelle de la fusion trou noir / étoile à neutrons, malgré le fait que:

Le télescope SkyMapper de l'ANU [télescope automatisé de surveillance à grand champ] a répondu à l'alerte de détection et balayé toute la région de l'espace probable où l'événement s'est produit…

Et elle a ajouté que les scientifiques analysaient toujours les données pour confirmer la taille exacte des deux objets, mais les premiers résultats indiquent une très forte probabilité qu'un trou noir enveloppe une étoile à neutrons. Les résultats finaux devraient être publiés dans des revues scientifiques. Scott a expliqué:

Les scientifiques n'ont jamais détecté de trou noir inférieur à cinq masses solaires ni d'étoile à neutrons supérieure à environ 2, 5 fois la masse de notre soleil.

Sur la base de cette expérience, nous sommes très confiants que nous venons de détecter un trou noir engloutissant une étoile à neutrons.

Cependant, il existe une possibilité légère mais intrigante que l'objet avalé soit un trou noir très léger, beaucoup plus léger que tout autre trou noir connu dans l'univers. Ce serait un prix de consolation vraiment impressionnant.

Que savons-nous de la fusion étoile noire / étoile à neutrons? Une façon de les étudier depuis la Terre est de créer des simulations, comme celle-ci, via Simulation de temps extrêmes extrêmes (CC BY-NC 3) / Science.

Conclusion: pour la première fois, des scientifiques ont détecté des ondes gravitationnelles résultant d'une collision entre un trou noir et une étoile à neutrons.

Via ANU