Que sont les étoiles Super Velocity?
Une étoile en fuite, une étoile en fuite, est une étoile qui se déplace avec un mouvement anormal.
Le mouvement propre d’une telle étoile est souventest indiqué précisément par rapport à l'association stellaire, dont elle a dû autrefois devenir membre avant d'en être expulsée. Notre Soleil n’est que l’une des 400 milliards d’étoiles de notre galaxie, la Voie Lactée.
La galaxie tourne lentement, ce qui en fait unechiffre d'affaires sur 250 millions d'années. La plupart des étoiles de la Voie lactée suivent sa lente rotation : le Soleil, par exemple, a une vitesse de 19,4 km/s par rapport aux autres étoiles. Mais il existe aussi des « étoiles en fuite » dans la galaxie : leur vitesse par rapport aux autres étoiles peut atteindre 200 km/s.
Environ 10-30% d'étoiles de classe spectrale O et 5-10%toutes les étoiles de type spectral B ont des vitesses d'un ordre similaire. Tous sont des habitants relativement jeunes de la galaxie - jusqu'à 50 millions d'années, et pendant ce temps, ils parcourent des distances relativement courtes dans l'espace - de centaines de parsecs à plusieurs kiloparsecs, il semble donc parfois possible de déterminer l'amas dans lequel ils étaient nés.
Étoiles en fuite et choc à l'arc
Certaines étoiles en fuite produisent un arcune onde de choc de matière comprimée, très similaire à l'onde de tête autour d'un bateau flottant sur l'eau. Cette onde a la même nature physique que l’onde de choc créée par un avion de combat dans les airs.
Quand une étoile en fuite se déplace à grande vitesseà travers le milieu interstellaire (un très mince mélange de gaz et de poussière) à des vitesses supersoniques, la matière interstellaire devient visible sous la forme d'une onde de choc en arc.
Le terme « vitesse supersonique » signifie quela vitesse d'un objet en mouvement est supérieure à la vitesse du son dans l'environnement. Alors que dans la couche inférieure de l'atmosphère terrestre, cette vitesse est d'environ 330 m/s, dans l'espace interstellaire presque vide, sa valeur est d'environ 10 km/s.
Ainsi, la détection de l'onde de choc d'arcautour d'une étoile OB signifie qu'elle se déplace à une vitesse supersonique et qu'elle peut donc être identifiée de manière fiable comme une étoile emballée, même si sa vitesse n'a pas été mesurée directement.
Images du télescope spatial Hubble d'étoiles en fuite entre octobre 2005 et juillet 2006. Source: NASA
Caractéristiques des étoiles
A une distance de 750 pc du Soleil, on en connaît 56étoiles en fuite. Ces étoiles ne sont presque pas différentes du reste des étoiles de la composante disque de la galaxie dans tous leurs paramètres, à l'exception de leur vitesse spatiale élevée. Quatre étoiles de ce groupe ont une masse supérieure à 25 solaires (pour elles, la masse est déterminée par le type de spectre avec une précision peu élevée).
On suppose maintenant que de telles étoilesse forment soit lors de l'évolution dynamique des amas et des associations dans lesquels ils sont nés (la raison la plus probable est une triple rencontre rapprochée), soit à la suite de la désintégration d'un système binaire lors d'une explosion de supernova, lorsqu'une étoile en marche reçoit l'impulsion initiale de l'explosion d'une étoile compagne.
Bien que les deux soient théoriquement possiblesmécanisme, les astronomes en pratique sont généralement enclins à l’hypothèse d’une explosion de supernova. R. Hoogerwerth et ses collègues de l'Observatoire de Leiden aux Pays-Bas ont utilisé les données du satellite Hipparcos pour suivre les mouvements de 56 étoiles en fuite dans le temps et ont trouvé des preuves à l'appui des deux théories.
Les auteurs ont retracé le mouvement de ces étoiles dans la galaxieet pour la plupart d'entre eux (y compris les quatre massifs), nous avons trouvé quand et à partir de quelle association ces étoiles ont volé, ainsi que lequel des deux mécanismes d'éjection possibles fonctionnait pour chaque étoile particulière (la plupart des étoiles ont été éjectées pendant la désintégration des binaires).
Très probablement, les quatre étoiles massives en fuite ont acquis leur vitesse spatiale élevée à la suite d'explosions de supernova dans des systèmes binaires.
Les auteurs proposent plusieurs arguments en faveur de cette conclusion:
- Ces étoiles sont très massives.Pour être éjectés de l'amas (association), ils devaient voler à proximité d'étoiles pas beaucoup moins massives. Sinon, selon la loi de conservation de l'élan, ce seraient des étoiles moins massives qui auraient été jetées hors du système. Et il y a très peu d'étoiles massives de ce genre - c'est une conséquence directe de la loi de Salpeter. Le survol rapproché de plusieurs étoiles massives s'avère être un événement extrêmement rare, comparé aux rencontres triples rapprochées plutôt rares d'étoiles de faible masse.
- Les étoiles massives ne vivent que quelques millionsans. Ce fait impose une limitation supplémentaire à l'événement rare décrit - l'approche doit avoir le temps de se produire avant que des étoiles massives n'explosent en supernovae.
- Ces étoiles volent à des vitesses plusieurs foissupérieur à la dispersion des vitesses des associations dans lesquelles ils sont nés. En soi, ce fait ne contredit rien; après une approche rapprochée réussie, les étoiles peuvent acquérir des vitesses suffisamment élevées. Cependant, cela ne se produit que dans de rares cas, la valeur moyenne de la vitesse acquise dans de tels processus est nettement inférieure. Ainsi, avec une probabilité très élevée, chacune de ces quatre étoiles faisait partie d'un système binaire massif assez proche et a acquis sa propre vitesse spatiale après sa désintégration due à une explosion de supernova.
La détermination du pourcentage des premier et deuxième mécanismes dans la formation des étoiles en fuite impose de fortes restrictions aux théories de la formation des amas et de l'évolution stellaire.
Des simulations numériques réalisées en 2000 ont montré que le nombre d'étoiles qui s'échappent pouvait aider à déterminer, par exemple, le nombre de paires binaires nées dans des amas.
Vitesses radiales mesurées pour un seulun tiers des étoiles O-B du catalogue Hipparcos. D'après les données disponibles, on peut dire que les deux mécanismes sont à peu près équivalents. Avec une augmentation du nombre d'étoiles en fuite pour lesquelles la vitesse et la position dans l'espace seront déterminées, il sera possible de retrouver leurs amas parents, ainsi que leur âge et leurs vitesses initiales.
- Runaway Star α Girafe
L'étoile est située dans la constellation de la Girafe et est éloignée deLa Terre est à quatre mille années-lumière. Sa masse dépasse la masse du Soleil de 25 à 30 fois, il est cinq fois plus chaud que le Soleil (sa température est de 30 000 degrés) et 500 000 fois plus lumineux que le Soleil.
L'étoile en fuite α Giraffe crée une têteune onde de choc qui se propage à une vitesse de 60 km/s et comprime le milieu interstellaire sur son trajet. L'onde de tête se trouve à environ dix années-lumière de l'étoile elle-même.
L’étoile émet également un puissant vent stellaire.Les astronomes ont longtemps cru que α Giraffe avait été éjectée d’un amas voisin d’étoiles jeunes et chaudes en raison d’interactions gravitationnelles avec d’autres membres de l’amas. Selon une autre hypothèse, l'étoile aurait pu acquérir de la vitesse (après avoir quitté le système binaire) à la suite de l'explosion d'une étoile compagne massive sous forme de supernova.
- Étoile en fuite Ophiuchus
Lorsque ζ Ophiuchis se déplace, il forme devant lui une onde d’arc de matière interstellaire, clairement visible sur cette image infrarouge colorée prise par le vaisseau spatial WISE.
Sur la photo en couleurs artificielles Ophiuchussemble bleuâtre. Il est situé près du centre de l'image et se déplace vers le haut à une vitesse de 24 km/s. La masse de l'étoile est 20 fois celle du soleil. Un fort vent stellaire vole devant l'étoile, comprimant et réchauffant la matière interstellaire et formant un arc de choc.
- Runaway Star AE Charioteer
AE Aurigae est l'étoile brillante juste en dessous et à gauche du centre dans ce portrait coloré de la nébuleuse IC 405, également connue sous le nom de Nébuleuse de l'Étoile Flamboyante.
Variable chaude entourée d'un nuage spatialune étoile de type spectral O, avec son rayonnement énergétique, fait briller de l'hydrogène, situé le long des filaments de gaz. La lumière bleue de l'étoile se reflète sur la poussière interstellaire. La star AE Charioteer est née dans un tout autre nuage qu'elle met en lumière.
Image infrarouge d'une onde de choc d'arc (arc jaune) créée par l'étoile de fuite ζ Ophiuchus dans un nuage interstellaire de poussière et de gaz
Record de vitesse
L’une des étoiles qui s’échappent le plus rapidement est l’US 708.constellation de la Grande Ourse. Il a été découvert en 1982 et redécouvert en 2005. Pendant longtemps, on a cru que, comme d'autres objets de ce type, il avait été projeté par un trou noir supermassif du centre de la Galaxie.
S5-HSV1 a établi un nouveau record de 708 aux États-Unis en 2019dans la constellation de la Grue. L'objet a été découvert lors de l'étude du télescope anglo-australien. Sa vitesse est de 1,7 mille kilomètres par seconde. C'est maintenant la seule étoile à supervitesse hautement prouvée à être venue du centre de la Voie lactée.
Comment les étoiles Super Velocity peuvent-elles vous aider ?
Des étoiles à grande vitesse sont désormais découvertes dans le halo- au-delà de la partie visible de la galaxie. Contrairement à la population périphérique typique de vieilles étoiles rouges et décolorées, ce sont de jeunes géantes bleues et chaudes.
Tels sont nés au centre de la Voie Lactée, où vaformation active d'étoiles. Cependant, le fort champ gravitationnel du trou noir supermassif les arrache à la paire et les accélère à la vitesse d'évasion de la Galaxie. Ils sont très lumineux et donc plus faciles à détecter.
L'existence d'un halo de scientifiques a été provoquée par une anomaliela vitesse de rotation des régions externes de la Galaxie. On ne peut pas l'expliquer s'il n'y avait que des étoiles. Il faut beaucoup de masse supplémentaire. On l'appelle matière noire car nous ne la détectons pas directement.
Quelle est la forme du halo, sphérique ou aplati,inconnue, mais les trajectoires des étoiles à supervitesse permettront de répondre à cette question. En analysant ces données, le professeur Avi Loeb de Harvard et ses collègues ont estimé la masse de la Voie lactée, ainsi que la matière noire, à 1,2-1,9 billion de fois la masse du Soleil.
Lire la suite
L'endroit le plus orageux de la planète: pourquoi le passage de Drake est la route la plus dangereuse vers l'Arctique
Les astrophysiciens ont modélisé le premier billionième de seconde du Big Bang
Mars Express a aidé à découvrir où et comment l'eau a disparu de la planète rouge