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    Les rayons X et les ondes gravitationnelles se combinent pour éclairer une collision massive de trous noirs

    Crédit :CC0 Domaine public

    Une nouvelle étude menée par un groupe de chercheurs de l'Université de Birmingham a révélé que les collisions de trous noirs supermassifs pourraient être simultanément observables dans les ondes gravitationnelles et les rayons X au début de la prochaine décennie.

    L'Agence spatiale européenne (ESA) a récemment annoncé que ses deux principaux observatoires spatiaux des années 2030 verront leurs lancements programmés pour une utilisation simultanée. Ces missions, Athéna, le télescope spatial à rayons X de nouvelle génération et le LISA, le premier observatoire spatial d'ondes gravitationnelles, seront coordonnés pour commencer à observer à moins d'un an d'intervalle et auront probablement au moins quatre ans d'opérations scientifiques qui se chevauchent.

    Selon la nouvelle étude, Publié dans Astronomie de la nature ("Lier les ondes gravitationnelles et les phénomènes de rayons X avec les observations conjointes LISA et Athena"), La décision de l'ESA donnera aux astronomes une opportunité sans précédent de produire des cartes multi-messagers de certains des événements cosmiques les plus violents de l'Univers, qui n'ont pas été observés jusqu'à présent et qui sont au cœur des mystères de longue date entourant l'évolution de l'Univers.

    Ils incluent la collision de trous noirs supermassifs dans le cœur des galaxies de l'univers lointain et l'"avalement" d'objets stellaires compacts tels que les étoiles à neutrons et les trous noirs par des trous noirs massifs abrités au centre de la plupart des galaxies.

    Les ondes gravitationnelles mesurées par LISA permettront de localiser les ondulations de l'espace-temps que les fusions provoquent tandis que les rayons X observés avec Athena révèlent les processus physiques chauds et hautement énergétiques dans cet environnement. La combinaison de ces deux messagers pour observer le même phénomène dans ces systèmes apporterait un énorme progrès dans notre compréhension de la façon dont les trous noirs massifs et les galaxies co-évoluent, comment les trous noirs massifs augmentent leur masse et s'accumulent, et le rôle du gaz autour de ces trous noirs.

    Ce sont quelques-unes des grandes questions sans réponse en astrophysique qui ont intrigué les scientifiques pendant des décennies.

    Dr Sean McGee, Maître de conférences en astrophysique à l'Université de Birmingham et membre des consortiums Athena et LISA, dirigé l'étude. Il a dit, "La perspective d'observations simultanées de ces événements est un territoire inexploré, et pourrait conduire à d'énormes progrès. Cela promet d'être une révolution dans notre compréhension des trous noirs supermassifs et de leur croissance au sein des galaxies."

    Professeur Alberto Vecchio, Directeur de l'Institut d'astronomie des ondes gravitationnelles, Université de Birmingham, et co-auteur de l'étude, a déclaré:"Je travaille sur LISA depuis vingt ans et la perspective de combiner des forces avec les yeux à rayons X les plus puissants jamais conçus pour regarder en plein centre des galaxies promet de rendre ce long trajet encore plus gratifiant. Il est difficile de prédire exactement ce que nous allons découvrir :nous devrions simplement boucler notre ceinture, parce que ça va être tout un tour".

    Au cours de la vie des missions, il peut y avoir jusqu'à 10 fusions de trous noirs avec des masses de 100, 000 à 10, 000, 000 fois la masse du soleil qui ont des signaux suffisamment forts pour être observés par les deux observatoires. Bien qu'en raison de notre manque actuel de compréhension de la physique se produisant au cours de ces fusions et de la fréquence à laquelle elles se produisent, les observatoires pourraient observer beaucoup plus ou beaucoup moins de ces événements. En effet, ce sont des questions auxquelles répondront les observations.

    En outre, LISA détectera les premiers stades des fusions de trous noirs de masse stellaire qui se termineront par la détection dans des observatoires d'ondes gravitationnelles au sol. Cette détection précoce permettra à Athena d'observer l'emplacement binaire au moment précis où la fusion aura lieu.


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