Une image optique de l'amas globulaire 47 Tuc prise par Hubble. Il existe de nombreuses étoiles binaires à rayons X de faible masse (LMXB) connues dans cet amas globulaire et d'autres. Les astronomes rapportent avoir trouvé ce qui pourrait être le premier LMXB dont l'objet compact est un trou noir plutôt qu'une étoile à neutrons. Crédit :NASA/télescope spatial Hubble
Un amas globulaire est un ensemble à peu près sphérique d'étoiles (jusqu'à plusieurs millions) qui sont liées gravitationnellement, et généralement situés dans les régions externes des galaxies. Les étoiles binaires à rayons X de faible masse (LMXB) sont des systèmes dans lesquels une étoile est compacte (une étoile à neutrons ou un trou noir) et accumule de la matière à partir d'une étoile compagne.
Les astronomes ont remarqué depuis longtemps qu'il y a beaucoup plus de LMXB dans les amas globulaires qu'ailleurs dans la galaxie, une surabondance qui est généralement attribuée à la forte densité stellaire dans les amas globulaires. Mais cela attire l'attention sur une autre caractéristique inhabituelle des LMXB dans les globulaires.
Dans le champ galactique, la plupart des LXMB se forment à partir d'étoiles binaires au fur et à mesure qu'elles vieillissent et évoluent, mais dans les amas globulaires, il a été démontré que la plupart des LMXB se forment lorsque des objets compacts rencontrent puis capturent une autre étoile.
Il y a beaucoup d'étoiles à neutrons dans les amas, mais les trous noirs qui se forment dans ces environnements stellaires denses devraient soit couler jusqu'au centre de l'amas, soit être éjectés gravitationnellement de l'amas après leur formation. En effet, tous les LMXB observés dans les amas globulaires sont du type à étoile à neutrons.
L'astronome du CfA Javier Garcia était membre d'une équipe qui étudiait les LMXB dans l'amas globulaire 47 Tuc. Ils en ont découvert un, appelé X9, qui semble contenir un trou noir, et si l'interprétation est correcte, X9 serait le premier cas de ce type dans notre galaxie.
L'équipe a utilisé des observations simultanées de la source avec Chandra, NuSTAR, et l'Australian Compact Array, ainsi que des ensembles de données d'archives, pour trouver une modulation de vingt-huit minutes du signal de X9, tel que celui qui serait produit par un trou noir d'environ une masse solaire en orbite autour d'une étoile naine blanche d'environ 0,02 masse solaire. La source a d'autres caractéristiques inhabituelles, incluant une période de précession de 6,8 jours, et un taux de transfert de masse relativement élevé pour les LMXB, environ sept millionièmes de masse terrestre par an.
