Les scientifiques révèlent les secrets des insaisissables trous noirs de taille moyenne

Les scientifiques révèlent les secrets des insaisissables trous noirs de taille moyenne

Les scientifiques découvrent comment de mystérieux trous noirs de taille moyenne peuvent naître de la collision d’étoiles massives.

Jusqu’à récemment, il n’existait que deux types de trous noirs : les trous noirs stellaires, dont la masse est de 10 à 100 fois celle de notre soleil, et les trous noirs supermassifs, qui sont des millions ou plus de fois plus grands et qui se cachent au cœur des galaxies comme la Voie lactée.

En 2019, cependant, des preuves significatives de ce que l’on appelle un trou noir de masse intermédiaire, ou de taille moyenne, sont apparues.
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Les détecteurs d’ondes gravitationnelles LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) et Virgo ont détecté l’onde gravitationnelle GW190521, qui était si puissante qu’elle a dû être déclenchée par une collision ayant donné naissance à un trou noir beaucoup plus grand que la limite supérieure des trous noirs stellaires. Cependant, dans le même temps, l’objet était loin d’être assez massif pour être un trou noir galactique supermassif.

Voir aussi : Regardez deux trous noirs monstrueux fusionner en un seul dans cette simulation complexe de la NASA (vidéo)
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Même avant la détection de GW190521, les astrophysiciens ont émis l’hypothèse que de tels trous noirs de taille moyenne devaient exister, car ils constitueraient le chaînon manquant entre les deux variétés observées.

Lorsque les chercheurs ont modélisé la naissance de GW190521, ils ont découvert qu’elle avait dû être déclenchée par une collision entre deux trous noirs progéniteurs, l’un aussi massif que 85 soleils et l’autre un peu plus petit avec 66 masses solaires. Le trou noir résultant aurait une masse de 140 soleils, ce qui entre dans la catégorie intermédiaire, jusqu’alors inconnue.

Une nouvelle étude suggère maintenant que ce trou noir de taille moyenne pourrait également être né de la collision de deux étoiles géantes

Selon Michela Mapelli, astrophysicienne à l’université de Padoue en Italie et responsable de la nouvelle recherche, personne n’a encore simulé de collisions d’étoiles aussi massives.

Mapelli dirige un projet de recherche appelé DEMOBLACK, qui utilise des simulations informatiques pour modéliser la façon dont les trous noirs émergent et fusionnent à l’intérieur des amas d’étoiles. Et la nouvelle étude est issue de ce travail.

L’équipe de cette nouvelle étude a commencé sa simulation avec deux étoiles : une très jeune étoile brûlant de l’hydrogène, environ 40 fois plus massive que le soleil, et une étoile plus ancienne d’une masse d’environ 60 soleils. L’étoile la plus ancienne se trouve au dernier stade de son évolution, celui de la géante rouge, lorsque les étoiles brûlent de l’hélium dans leur cœur et atteignent des tailles plusieurs centaines de fois supérieures à leur taille initiale.

Les scientifiques savent que les trous noirs stellaires naissent lorsque les vieilles étoiles s’effondrent à la fin de leur vie. Mais en raison de contraintes physiques, ces trous noirs ne peuvent être que 65 fois plus lourds que le soleil au maximum, selon LIGO. Cela signifie évidemment que les deux trous noirs progéniteurs, qui, selon les scientifiques, ont donné naissance à GW190521, devaient déjà être le produit de fusions antérieures ou avoir absorbé beaucoup de matière depuis leur naissance.

Selon les modèles, les trous noirs stellaires peuvent former ce qu’on appelle des systèmes binaires, lorsqu’ils orbitent l’un autour de l’autre en se rapprochant progressivement. Ils finissent par fusionner. Des collisions et des fusions répétées pourraient produire des trous noirs de masse beaucoup plus importante, jusqu’à 10 000 fois la masse du soleil, a déclaré Mapelli.

Certains théoriciens pensent que des trous noirs de taille moyenne se sont formés au début de l’univers, peu après le Big Bang, sous la forme de trous noirs dits primordiaux. D’autres pensent que les trous noirs se développent en dévorant la matière environnante, mais cela ne suffit pas à expliquer la taille de ceux qui se cachent dans les galaxies.

Les scientifiques espèrent que la découverte d’autres trous noirs de taille moyenne les aidera à percer ces mystères à l’avenir.

Lea LAMBERT

Lea LAMBERT

Elle est photographe professionnelle. Elle souhaite partager son amour de la photo à travers différentes illustrations de nos articles. Léa adore la région nantaise et ses paysages. Son expertise est un atout pour notre équipe.

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