Les astronomes de la Galactic Center Orbits Initiative de l'UCLA ont découvert une nouvelle classe d'objets bizarres au centre de notre galaxie, non loin du trou noir supermassif appelé Sagittarius A*. Ils ont publié leurs recherches aujourd'hui dans la revue La nature .

"Ces objets ressemblent à du gaz et se comportent comme des étoiles, " a déclaré le co-auteur Andrea Ghez, Lauren B. Leichtman et Arthur E. Levine de l'UCLA, professeur d'astrophysique et directeur du groupe du centre galactique de l'UCLA.

Les nouveaux objets semblent compacts la plupart du temps et s'étirent lorsque leurs orbites les rapprochent le plus du trou noir. Leurs orbites vont d'environ 100 à 1, 000 ans, a déclaré l'auteur principal Anna Ciurlo, un chercheur postdoctoral de l'UCLA.

Le groupe de recherche de Ghez a identifié un objet inhabituel au centre de notre galaxie en 2005, qui fut plus tard nommé G1. En 2012, des astronomes allemands ont fait la découverte déroutante d'un objet bizarre nommé G2 au centre de la Voie lactée qui s'est approché de près du trou noir supermassif en 2014. Ghez et son équipe de recherche pensent que G2 est très probablement deux étoiles en orbite. le trou noir en tandem et fusionné en une étoile extrêmement grande, enveloppé d'un gaz et d'une poussière inhabituellement épais.

"Au moment de l'approche la plus proche, G2 avait une signature vraiment étrange, " dit Ghez. " On l'avait déjà vu, mais il n'avait pas l'air trop particulier jusqu'à ce qu'il s'approche du trou noir et s'allonge, et une grande partie de son gaz a été déchirée. Il est passé d'un objet assez inoffensif lorsqu'il était loin du trou noir à un objet qui était vraiment étiré et déformé à son approche la plus proche et a perdu sa coque extérieure, et maintenant il redevient plus compact."

"L'une des choses qui a enthousiasmé tout le monde à propos des objets G est que la substance qui en est arrachée par les forces de marée lorsqu'ils passent par le trou noir central doit inévitablement tomber dans le trou noir, " a déclaré le co-auteur Mark Morris, Professeur de physique et d'astronomie à l'UCLA. "Quand cela arrive, il pourrait être capable de produire un feu d'artifice impressionnant, car la matière mangée par le trou noir se réchauffera et émettra un rayonnement abondant avant de disparaître à travers l'horizon des événements. »

Mais sont les valeurs aberrantes G2 et G1, ou font-ils partie d'une classe d'objets plus large ? En réponse à cette question, Le groupe de recherche de Ghez rapporte l'existence de quatre autres objets qu'ils appellent G3, G4, G5 et G6. Les chercheurs ont déterminé chacune de leurs orbites. Alors que G1 et G2 ont des orbites similaires, les quatre nouveaux objets ont des orbites très différentes.

Ghez pense que les six objets étaient des étoiles binaires - un système de deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre - qui ont fusionné en raison de la forte force gravitationnelle du trou noir supermassif. La fusion de deux étoiles prend plus d'un million d'années, dit Ghez.

"Les fusions d'étoiles peuvent se produire dans l'univers plus souvent que nous le pensions, et sont probablement assez fréquents, " a déclaré Ghez. "Les trous noirs peuvent conduire à la fusion d'étoiles binaires. Il est possible que bon nombre des étoiles que nous avons observées et que nous ne comprenions pas soient le produit final de fusions qui sont maintenant calmes. Nous apprenons comment les galaxies et les trous noirs évoluent. La façon dont les étoiles binaires interagissent les unes avec les autres et avec le trou noir est très différente de la façon dont les étoiles simples interagissent avec d'autres étoiles simples et avec le trou noir."

Ciurlo a noté que tandis que le gaz de l'enveloppe extérieure du G2 s'étirait considérablement, sa poussière à l'intérieur du gaz ne s'est pas beaucoup étirée. "Quelque chose a dû le garder compact et lui permettre de survivre à sa rencontre avec le trou noir, " dit Ciurlo. "Ceci est la preuve d'un objet stellaire à l'intérieur de G2."

"L'ensemble de données unique que le groupe du professeur Ghez a rassemblé pendant plus de 20 ans est ce qui nous a permis de faire cette découverte, " dit Ciurlo. "Nous avons maintenant une population d'objets 'G', il ne s'agit donc pas d'expliquer un 'événement ponctuel' comme G2."

Les chercheurs ont fait des observations du W.M. Keck Observatory à Hawaï et a utilisé une technologie puissante que Ghez a aidé à mettre au point, appelée optique adaptative, qui corrige les effets de distorsion de l'atmosphère terrestre en temps réel. Ils ont mené une nouvelle analyse de 13 ans de leurs données de l'UCLA Galactic Center Orbits Initiative.

En septembre 2019, L'équipe de Ghez a signalé que le trou noir devient de plus en plus affamé et on ne sait pas pourquoi. L'étirement de G2 en 2014 a semblé extraire du gaz qui a peut-être récemment été avalé par le trou noir, a déclaré le co-auteur Tuan Do, un chercheur scientifique de l'UCLA et directeur adjoint du groupe Galactic Center. Les fusions d'étoiles pourraient alimenter le trou noir.

L'équipe a déjà identifié quelques autres candidats pouvant faire partie de cette nouvelle classe d'objets, et continuent de les analyser.

Ghez a noté que le centre de la galaxie de la Voie lactée est un environnement extrême, contrairement à notre coin moins mouvementé de l'univers.

"La Terre est en banlieue par rapport au centre de la galaxie, qui fait environ 26, à 000 années-lumière, " dit Ghez. " Le centre de notre galaxie a une densité d'étoiles 1 milliard de fois plus élevée que notre partie de la galaxie. L'attraction gravitationnelle est tellement plus forte. Les champs magnétiques sont plus extrêmes. Le centre de la galaxie est l'endroit où se déroule l'astrophysique extrême, les X-sports de l'astrophysique."

Ghez a déclaré que cette recherche aidera à nous apprendre ce qui se passe dans la majorité des galaxies.

Les autres co-auteurs incluent Randall Campbell, un astronome avec le W.M. l'observatoire Keck à Hawaï ; Aurélien Hees, un ancien chercheur postdoctoral de l'UCLA, aujourd'hui chercheur à l'Observatoire de Paris en France; et Smadar Naoz, professeur adjoint de physique et d'astronomie à l'UCLA.

La recherche est financée par la National Science Foundation, W.M. Fondation Keck et programme de chercheurs invités Keck, la Fondation Gordon et Betty Moore, la Fondation Heising-Simons, Lauren Leichtman et Arthur Levine, Jim et Lori Keir, et Howard et Astrid Preston.

En juillet 2019, L'équipe de recherche de Ghez a rendu compte du test le plus complet de la théorie de la relativité générale emblématique d'Einstein près du trou noir. Ils ont conclu que la théorie d'Einstein a réussi le test et est correcte, au moins pour l'instant.