La plupart des étoiles massives naissent dans des binaires (et parfois des triples, quadrupler, etc). Alors que les étoiles vieillissent, ils grossissent par une expansion cent fois ou même mille fois plus grande. Lorsque les étoiles dans les binaires se développent, certaines parties s'approchent de l'autre étoile dans le binaire, dont la gravité peut alors arracher les parties extérieures de l'étoile en expansion. Le résultat est un transfert de masse d'une étoile à l'autre.

D'habitude, la masse est transférée progressivement. Mais parfois, plus la masse est transférée, plus la masse est retirée dans un processus d'emballement. Les couches externes d'une étoile entourent complètement l'autre dans une phase connue sous le nom d'enveloppe commune. Au cours de cette phase, les noyaux denses des deux étoiles orbitent l'un autour de l'autre à l'intérieur du nuage, ou enveloppe, de gaz. Le gaz traîne sur les noyaux stellaires, les faisant s'enrouler en spirale; cela réchauffe l'enveloppe commune, qui peut être expulsé. Les noyaux peuvent finir plus de 100 fois plus près qu'ils n'ont commencé.

Cette phase d'enveloppe commune jouerait un rôle crucial dans la formation de binaires d'objets ultra-compacts, y compris les sources d'ondes gravitationnelles ; cependant, le processus est mal compris.

Dans un article récemment accepté par le Journal d'astrophysique , Soumi De et ses collaborateurs du Centre d'excellence ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav) ont exploré la phase d'enveloppe commune grâce à des simulations informatiques détaillées. Ils ont utilisé des modèles de soufflerie dans lesquels un noyau stellaire, une étoile à neutrons ou un trou noir est secoué par le vent de gaz, représentant son orbite à travers l'enveloppe. Bien qu'il s'agisse d'une simplification de la physique tridimensionnelle complète de l'enveloppe commune, l'espoir est que cette approche permette de comprendre les principales caractéristiques du problème.

Vous pouvez regarder une animation de l'un des modèles ici.

Le co-auteur et OzGrav CI Ilya Mandel dit :"Les résultats ont révélé les forces de traînée et le taux d'accrétion sur le trou noir. Ensemble, ceux-ci nous permettent de prédire combien le trou noir va croître pendant la phase d'enveloppe commune. Alors qu'une estimation naïve suggère que les trous noirs devraient gagner beaucoup de masse au cours de cette phase, nous trouvons que ce n'est pas le cas, et les trous noirs ne deviennent pas beaucoup plus lourds. Et cela a des conséquences importantes pour comprendre les taux de fusion et les distributions de masse des sources d'ondes gravitationnelles."