Les rayons X de Chandra (violet) ont été combinés avec les données optiques du télescope spatial Hubble de la NASA (rouge, vert, et bleu). Crédit :Centre de radiologie Chandra
Les astronomes ont utilisé l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA pour découvrir un anneau de trous noirs ou d'étoiles à neutrons dans une galaxie à 300 millions d'années-lumière de la Terre.
Cette bague, sans exercer de pouvoir sur la Terre du Milieu, peut aider les scientifiques à mieux comprendre ce qui se passe lorsque des galaxies se heurtent les unes aux autres lors d'impacts catastrophiques.
Dans cette nouvelle image composite de la galaxie AM 0644-741 (AM 0644 en abrégé), Les rayons X de Chandra (violet) ont été combinés avec les données optiques du télescope spatial Hubble de la NASA (rouge, vert, et bleu). Les données Chandra révèlent la présence de sources de rayons X très brillantes, très probablement des systèmes binaires alimentés soit par un trou noir de masse stellaire, soit par une étoile à neutrons, dans un anneau remarquable. Les résultats sont rapportés dans un nouvel article dirigé par Anna Wolter de l'INAF-Osservatorio Astronomico di Brera à Milan, Italie.
D'où vient l'anneau de trous noirs ou d'étoiles à neutrons dans AM 0644 ? Les astronomes pensent qu'il a été créé lorsqu'une galaxie a été entraînée dans une autre galaxie par la force de gravité. La première galaxie a généré des ondulations dans le gaz de la deuxième galaxie, AM 0644, situé en bas à droite. Ces ondulations ont ensuite produit un anneau de gaz en expansion dans AM 0644 qui a déclenché la naissance de nouvelles étoiles. La première galaxie est peut-être celle située en bas à gauche de l'image.
Image de longueur d'onde des rayons X. Crédit :Centre de radiologie Chandra
La plus massive de ces étoiles naissantes aura une vie courte - en termes cosmiques - de millions d'années. Après ça, leur combustible nucléaire est épuisé et les étoiles explosent en supernova, laissant derrière elles des trous noirs dont la masse est généralement comprise entre cinq et vingt fois celle du Soleil, ou des étoiles à neutrons de masse approximativement égale à celle du Soleil.
Certains de ces trous noirs ou étoiles à neutrons ont des étoiles compagnes proches, et siphonner le gaz de leur partenaire stellaire. Ce gaz tombe vers le trou noir ou l'étoile à neutrons, formant un disque tournant comme de l'eau encerclant un drain, et s'échauffe par friction. Ce gaz surchauffé produit de grandes quantités de rayons X que Chandra peut détecter.
Alors qu'un anneau de trous noirs ou d'étoiles à neutrons intrigue en soi, il y a plus à l'histoire d'AM 0644. Toutes les sources de rayons X détectées dans l'anneau d'AM 0644 sont suffisamment brillantes pour être classées comme sources de rayons X ultralumineuses (ULX). Il s'agit d'une classe d'objets qui produisent des centaines à des milliers de fois plus de rayons X que la plupart des systèmes binaires "normaux" dans lesquels une étoile compagnon est en orbite autour d'une étoile à neutrons ou d'un trou noir. Jusqu'à récemment, la plupart des astronomes pensaient que les ULX contenaient généralement des trous noirs de masse stellaire, avec la présence possible dans certains cas de trous noirs de masse intermédiaire (IMBH) qui contiennent plus de cent fois la masse du Soleil. Cependant, cette pensée a été renversée lorsque quelques ULX dans d'autres galaxies, dont M82 et M51, se sont avérés contenir des étoiles à neutrons.
Plusieurs autres explications en plus des IMBH ont été suggérées pour l'émission intense de rayons X des ULX. Ils comprennent une croissance inhabituellement rapide du trou noir ou de l'étoile à neutrons, ou des effets géométriques résultant de l'entonnoir du matériau entrant le long des lignes de champ magnétique.
Image optique. Crédit :Centre de radiologie Chandra
L'identité des ULX individuels dans l'AM 0644 est actuellement inconnue. Ils peuvent être un mélange de trous noirs et d'étoiles à neutrons, et il est également possible qu'ils soient tous des trous noirs ou toutes des étoiles à neutrons.
Toutes les sources de rayons X de l'image ne sont pas situées dans l'anneau d'AM 0644. L'une des sources est un trou noir en croissance rapide situé bien derrière la galaxie à une distance de 9,1 milliards d'années-lumière de la Terre. Une autre source intrigante détectée par Chandra est un trou noir supermassif en croissance situé au centre de la galaxie. Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont également utilisé les observations de Chandra pour étudier six autres galaxies annulaires en plus de AM 0644. Un total de 63 sources ont été détectées dans les sept galaxies, et 50 d'entre eux sont des ULX. Les auteurs voient un plus grand nombre moyen d'ULX par galaxie dans ces galaxies annulaires que dans d'autres types de galaxies. Les galaxies annulaires ont stimulé l'intérêt des astronomes car ce sont des bancs d'essai idéaux pour examiner les modèles de la formation des étoiles doubles, et comprendre l'origine des ULX.
L'article décrivant l'étude d'AM 0644 et de ses galaxies à anneaux sœurs est paru le 10 août numéro 2018 du Journal d'astrophysique et est disponible en ligne.
