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    La vrille du trou noir supermassif de la Voie lactée

    Un schéma montrant les mouvements des étoiles autour du trou noir supermassif au centre de notre galaxie. Les étoiles se trouvent dans un plan de bord, et les astronomes ont utilisé cette contrainte pour en déduire que le spin du trou noir doit être inférieur à environ 0,1. Crédit :Barker, Patterson, &Spivey; U. Ill. Laboratoire de visualisation avancée NCSA

    Une fois qu'un trou noir se forme, son champ gravitationnel intense produit une surface au-delà de laquelle même la lumière ne peut s'échapper, et il apparaît noir aux étrangers. Tous les détails du mélange complexe de matière et d'énergie dans son passé sont perdus, le laissant si simple qu'il peut être complètement décrit par seulement trois paramètres :la masse, tournoyer, et charge électrique. Les astronomes peuvent mesurer les masses des trous noirs de manière relativement simple en observant comment la matière se déplace dans leur voisinage (y compris d'autres trous noirs) sous l'influence de leurs champs gravitationnels.

    Les charges des trous noirs sont considérées comme insignifiantes lorsque les charges descendantes positives et négatives sont équilibrées en nombre. Les spins des trous noirs sont difficiles à déterminer; généralement, ils sont déterminés en interprétant l'émission de rayons X du bord intérieur chaud du disque d'accrétion autour du trou noir. Le spin est quantifié par un nombre compris entre zéro et un, et les spins des trous noirs ont été mesurés avec des résultats allant de quelques dixièmes à près de l'unité.

    La galaxie de la Voie lactée abrite en son centre un trou noir supermassif (SMBH), Sagittaire A*, avec environ quatre millions de masses solaires. A une distance d'environ vingt-sept mille années-lumière, c'est de loin l'objet le plus proche de nous, et même s'il n'est pas aussi actif ou lumineux que les autres noyaux galactiques supermassifs, sa relative proximité offre aux astronomes une occasion unique de sonder ce qui se passe près du "bord" d'un trou noir massif. Le Centre Galactique SMBH est entouré d'un amas d'étoiles et d'amas de matière faiblement brillante, et ces dernières années, les astronomes ont pu pousser les tests de la relativité générale vers de nouvelles limites en mesurant et en modélisant les mouvements de ces amas lorsqu'ils oscillent autour du SMBH. La vrille du trou noir, cependant, n'a pas été déterminé de manière cohérente, mais sa valeur aiderait à contraindre les modèles d'activité possible des jets.

    Les astronomes du CfA Giacomo Fragione et Avi Loeb ont réalisé que la distribution spatiale d'un groupe d'objets amas, les soi-disant étoiles S, pourrait être utilisé pour sonder le spin. Il y a actuellement une quarantaine d'étoiles S connues qui orbitent autour du SMBH en aussi peu que 9,9 ans, et des analyses récentes soutiennent que collectivement, ils se trouvent dans deux disques presque à la périphérie, avec les étoiles de chaque disque tournant autour du trou noir mais dans des directions opposées. Les deux astronomes se sont rendu compte que cette géométrie inhabituelle pouvait permettre une mesure estimée du spin. L'une des prédictions les plus curieuses et non intuitives de la relativité est que l'espace n'est pas seulement déformé par la gravité d'un corps massif, il est également déformé (bien qu'à un degré moindre) par la rotation d'un corps. C'est ce qu'on appelle "l'effet de glissement de cadre, " un petit phénomène difficile à mesurer (qui, cependant, été confirmée). Les deux astronomes montrent que dans le cas de SgrA*, le glissement de trame aura un effet appréciable sur les orbites des étoiles S dans ces disques. En supposant que les plans orbitaux des étoiles S sont stables dans le temps, ils sont capables de montrer que le spin du SMBH dans la Voie Lactée doit être inférieur à environ 0,1.


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