Les astronomes ont découvert plusieurs objets bizarres au Centre Galactique qui cachent leur véritable identité derrière un écran de fumée de poussière; ils ressemblent à des nuages ​​de gaz, mais se comportent comme des étoiles.

Lors de la réunion de l'American Astronomical Society à Denver, une équipe de chercheurs dirigée par la boursière postdoctorale UCLA Anna Ciurlo a annoncé ses résultats, qu'ils ont obtenu à partir de 12 années de données extraites de l'observatoire W. M. Keck de Maunakea, Hawaii.

"Ces objets stellaires poussiéreux compacts se déplacent extrêmement rapidement et près du trou noir supermassif de notre Galaxie. Il est fascinant de les voir se déplacer d'année en année, " dit Ciurlo. " Comment sont-ils arrivés là ? Et que deviendront-ils ? Ils doivent avoir une histoire intéressante à raconter."

Les chercheurs ont fait leur découverte en obtenant des mesures spectroscopiques de la dynamique des gaz du Centre galactique à l'aide du spectrographe d'imagerie infrarouge à suppression d'OH (OSIRIS) de l'observatoire Keck.

"Nous avons commencé ce projet en pensant que si nous examinions attentivement la structure compliquée du gaz et de la poussière près du trou noir supermassif, nous pourrions détecter des changements subtils dans la forme et la vitesse, " a déclaré Randy Campbell, dirige les opérations scientifiques à l'observatoire de Keck. "C'était assez surprenant de détecter plusieurs objets qui ont des mouvements et des caractéristiques très distincts qui les placent dans la classe des objets G, ou des objets stellaires poussiéreux."

Les astronomes ont découvert pour la première fois des objets G dans le trou noir monstrueux de la Voie lactée il y a plus de dix ans; G1 a été vu pour la première fois en 2004, et G2 a été découvert en 2012. On pensait que les deux étaient des nuages ​​​​de gaz jusqu'à ce qu'ils se rapprochent le plus du trou noir supermassif. G1 et G2 ont réussi à survivre à l'attraction gravitationnelle du trou noir, qui peut déchiqueter les nuages ​​de gaz.

"S'il s'agissait de nuages ​​de gaz, G1 et G2 n'auraient pas pu rester intacts, " a déclaré Mark Morris, professeur d'astronomie de l'UCLA, co-chercheur principal et membre de la Galactic Center Orbits Initiative (GCOI) de l'UCLA. "Notre point de vue sur les objets G est que ce sont des étoiles gonflées - des étoiles qui sont devenues si grandes que les forces de marée exercées par le trou noir central peuvent retirer de la matière de leurs atmosphères stellaires lorsque les étoiles se rapprochent suffisamment, mais ont un noyau stellaire avec une masse suffisante pour rester intact. La question est alors, pourquoi sont-ils si gros ?"

Il semble que beaucoup d'énergie ait été déversée dans les objets G, les faisant gonfler et devenir plus grosses que les étoiles typiques.

GCOI pense que ces objets G sont le résultat de fusions stellaires - où deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre, appelés binaires, s'écraser les uns contre les autres en raison de l'influence gravitationnelle du trou noir géant. Sur une longue période, la gravité du trou noir modifie les orbites des étoiles binaires jusqu'à ce que le duo entre en collision. L'objet combiné qui résulte de cette fusion violente pourrait expliquer d'où vient l'excès d'énergie.

« Au lendemain d'une telle fusion, l'objet unique résultant serait "gonflé", ou distendu, pendant une période assez longue, peut-être un million d'années, avant qu'il ne s'installe et apparaisse comme une étoile de taille normale, " dit Morris.

"C'est ce que je trouve le plus excitant, " a déclaré Andrea Ghez, fondateur et directeur de GCOI. "Si ces objets sont bien des systèmes d'étoiles binaires qui ont été amenés à fusionner par leur interaction avec le trou noir supermassif central, cela peut nous donner un aperçu d'un processus qui pourrait être responsable des fusions de trous noirs de masse stellaire récemment découvertes qui ont été détectées par des ondes gravitationnelles. »

Ce qui rend les objets G inhabituels, c'est leur « boursouflure ». Il est rare qu'une étoile soit recouverte d'une couche de poussière et de gaz si épaisse que les astronomes ne voient pas l'étoile directement. Ils ne voient que l'enveloppe rougeoyante de la poussière. Pour voir les objets à travers leur environnement brumeux, Campbell a développé un outil appelé OSIRIS-Volume Display (OsrsVol).

"OsrsVol nous a permis d'isoler ces G-objets de l'émission de fond et d'analyser les données spectrales en trois dimensions :deux dimensions spatiales, et la dimension de longueur d'onde qui fournit des informations de vitesse, " a déclaré Campbell. " Une fois que nous avons pu distinguer les objets dans un cube de données 3D, nous pourrions alors suivre leur mouvement dans le temps par rapport au trou noir."

"L'Observatoire Keck observe le Centre Galactique chaque année depuis 20 ans avec certains des meilleurs instruments et technologies, " a déclaré Ciurlo. " Cela seul donne un ensemble de données de très haute qualité et cohérent, ce qui nous a permis d'approfondir l'analyse des données.

Ces sources infrarouges nouvellement découvertes pourraient potentiellement être des objets G-G3, G4, et G5 – parce qu'ils partagent les caractéristiques physiques de G1 et G2.

L'équipe continuera à suivre la taille et la forme des orbites des objets G, qui pourraient fournir des indices importants sur la façon dont ils se sont formés.

Les astronomes seront particulièrement attentifs lorsque ces objets compacts stellaires poussiéreux se rapprocheront le plus du trou noir supermassif. Cela leur permettra d'observer davantage leur comportement et de voir si les objets restent intacts tout comme G1 et G2, ou devenir une collation pour le trou noir supermassif. Ce n'est qu'alors qu'ils dévoileront leur vraie nature.

« Il faudra attendre quelques décennies pour que cela se produise; environ 20 ans pour G3, et des décennies de plus pour G4 et G5, " dit Morris. " En attendant, nous pouvons en apprendre davantage sur ces puffballs en suivant leur évolution dynamique à l'aide d'OSIRIS."

"Comprendre les objets G peut nous en apprendre beaucoup sur l'environnement fascinant et toujours mystérieux du Centre Galactique. Il se passe tellement de choses que chaque processus localisé peut aider à expliquer comment cet extrême, environnement exotique fonctionne, " dit Ciurlo.