La forte concentration d’énormes jeunes étoiles au centre de la Voie lactée a longtemps intrigué les astronomes. À cause de
Jeunes étoiles autour d'un trou noir supermassif
De jeunes étoiles massives au centre de la Voie Lactéese déplaçant sur des orbites étroites autour d’un trou noir supermassif. Une étude menée en 2000 a révélé que la plupart d'entre eux se déplacent dans le même sens dans le sens des aiguilles d'une montre autour du Sagittaire A*.
Analyse plus poussée d'un échantillon de 13 étoiles,situés à moins de 0,4 parsecs (1,3 années-lumière) du centre galactique, ont découvert une caractéristique inhabituelle : 10 d'entre eux se trouvent à l'intérieur d'un mince disque incliné par rapport au plan galactique. Plus tard, les scientifiques ont suggéré la présence d'un deuxième disque, également composé d'étoiles jeunes, mais d'inclinaison légèrement différente par rapport au plan de la Galaxie.
Jusqu'à présent, on ne savait pas comment les étoiles peuventformer si près d'un trou noir. À une distance aussi proche, tous les objets doivent subir de puissantes forces de marée : un champ gravitationnel très fort et inhomogène d'un trou noir étire les objets qui se trouvent à proximité. Ce phénomène est appelé spaghettification. Souvent, cela conduit à la mort d'étoiles déjà formées. Des caillots de matière dans de telles conditions ne peuvent tout simplement pas se rassembler pour déclencher une réaction thermonucléaire.
Illustration d'artiste d'une étoile qui s'étire lorsqu'elle s'approche trop près de l'horizon des événements du trou noir. Image : ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser
Quelles hypothèses expliquent ce phénomène ?
Avoir deux disques en étoile séparés nécessiteépisodes individuels de formation d'étoiles. Entre eux pourrait passer environ un million d'années. Les chercheurs ont proposé plusieurs modèles d'origine de ces étoiles, que l'on peut diviser en deux types : formation sur place ou migration après formation dans un amas lointain.
Premièrement, à la suite de la destruction par les maréesnuage moléculaire pourrait former un disque d'accrétion. Un tel processus conduit à la formation d'une structure fine d'un diamètre d'environ 100 000 fois la taille du Soleil. Sous l'influence de sa propre gravité, un tel disque pourrait théoriquement se fragmenter en plusieurs étoiles. Des processus similaires peuvent également provoquer la collision de plusieurs nuages moléculaires.
Deuxièmement, ces étoiles auraient pu se former enun groupe massif suffisamment éloigné pour éviter les perturbations causées par les marées. Après cela, à la suite de processus dynamiques, ils peuvent migrer vers le centre de la galaxie.
Les deux options sont plausibles. Mais pour former des disques inclinés à différents angles par rapport au plan de la Galaxie, des processus dynamiques complexes sont nécessaires.
Quelle alternative les astrophysiciens proposent-ils ?
Illustration artistique d'une rafale de perturbation de marée. Image : ESA/C. carreau
Des chercheurs des universités Stony Brook et Monash ont suggéré que lorsqu'une étoile est détruite par les forces de marée d'un trou noir supermassif, cela ouvre la voie à la formation de nouvelles étoiles.
En de rares occasions, lorsqu'une star fait irruption danspartie d'un trou noir, il éjecte un jet de matière, expliquent les scientifiques. Le cocon de gaz entourant ce jet se dilate perpendiculairement au jet. Il comprime le gaz environnant et crée suffisamment de pression pour que les amas de gaz puissent surmonter l'attraction des marées du trou noir et former de nouvelles étoiles.
Tandis que le cocon en expansion stimuleLa formation d'étoiles est perpendiculaire au jet, le jet lui-même crée un cône de gaz surchauffé qui supprime la formation d'étoiles sur toute sa longueur. Les simulations montrent que la combinaison de ces facteurs conduit à la formation d'étoiles dans le disque mince, l'orientation du disque étant liée à l'orbite de l'étoile effondrée.
Modélisation de la formation d'étoiles à partir d'un cocon formé après une explosion de perturbation de marée. Image: Rosalba Perna, Evgeni Grishin, Les lettres du journal astrophysique
Les chercheurs notent que c'est cette méthode qui assure la formation de disques à partir de plusieurs étoiles inclinées selon un angle aléatoire par rapport au plan galactique des disques.
A quelle fréquence ceci se passe-t-il?
Le trou noir supermassif de la Voie lactée provoquela perturbation des marées d'une étoile tous les 10 000 à 100 000 ans, et les éjections de perturbation des marées se produisent une fois tous les 1 à 10 millions d'années. Cependant, comme cette méthode conduit à la formation d'étoiles massives, les disques devraient rapidement disparaître et les étoiles formées à la suite de la destruction par les marées ne vivront que quelques millions d'années.
Ce modèle explique également la disposition inhabituelledisques stellaires, et le fait que jusqu'à présent, seuls deux d'entre eux ont été découverts. Tout le reste s'est tout simplement déjà effondré, pensent les scientifiques. Bien que l'hypothèse nécessite une vérification expérimentale supplémentaire, c'est de loin l'explication la plus simple des observations.
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Couverture : Image composite du centre de la Voie lactée prise à différentes longueurs d'onde. Image : NASA, ESA, SSC, CXC et STScI