Les scientifiques ont trouvé des preuves que des paires d'étoiles ont été expulsées de leurs galaxies hôtes. Cette découverte, réalisé à l'aide des données de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA, est l'un des exemples les plus clairs de paires stellaires expulsées de leur base galactique.

Les astronomes utilisent le terme système « binaire » pour désigner des paires d'étoiles en orbite l'une autour de l'autre. Ces paires stellaires peuvent consister en des combinaisons d'étoiles comme notre Soleil, ou des variétés plus exotiques et plus denses comme les étoiles à neutrons ou encore les trous noirs.

Les étoiles à neutrons se forment lorsqu'une étoile massive explose en supernova et que le noyau de l'étoile s'effondre sur lui-même. Sous certaines conditions, ces explosions gargantuesques qui créent l'étoile à neutrons ne sont pas symétriques. L'effet de recul peut frapper l'étoile avec une telle force qu'elle est expulsée de la galaxie où elle réside. Ces nouveaux résultats de Chandra montrent que parfois une étoile compagnon est également forcée de quitter la galaxie.

"C'est comme un invité à qui l'on demande de quitter une fête avec un ami tapageur, " a déclaré Xiangyu Jin de l'Université McGill à Montréal, Canada, qui a dirigé l'étude. "L'étoile compagnon dans cette situation est traînée hors de la galaxie simplement parce qu'elle est en orbite avec l'étoile qui est devenue une supernova."

Comment les astronomes recherchent-ils ces couples bannis ? Si l'étoile compagne est assez proche, alors la matière de celle-ci tourbillonnera vers l'étoile à neutrons plus dense et formera un disque autour de l'étoile à neutrons. Les fortes forces gravitationnelles de l'étoile à neutrons font que le matériau de ce disque se déplace plus rapidement à mesure qu'il s'approche de l'étoile à neutrons, et les forces de frottement dans le disque chauffent le disque gazeux à des dizaines de millions de degrés. A ces températures, le disque brille à la lumière des rayons X.

Jin et ses collaborateurs ont trouvé des signatures de soi-disant binaires de rayons X en dehors des galaxies dans une étude approfondie de l'amas de galaxies Fornax réalisée avec des données de Chandra prises entre 1999 et 2015. Cet amas est relativement proche à une distance d'environ 60 millions de lumière. ans de la Terre dans la constellation partageant son nom.

En combinant le grand ensemble de données Chandra avec des observations optiques, les chercheurs ont recensé les sources de rayons X dans un rayon d'environ 600, 000 années-lumière de la galaxie centrale dans l'amas de Fornax. Les astronomes ont conclu qu'environ 30 sources dans l'amas de Fornax étaient probablement des paires d'étoiles qui avaient été expulsées du centre de leurs galaxies hôtes.

"Plutôt que d'être attaché à une galaxie particulière, ces paires d'étoiles existent maintenant dans l'espace entre les galaxies, ou sont sur le point de quitter leur galaxie natale, " a déclaré le co-auteur Meicun Hou, de l'Université de Nanjing en Chine.

L'équipe a également trouvé environ 150 autres sources qui semblent être en dehors des limites stellaires des galaxies au sein de l'amas. Ceux-ci ont été déterminés, cependant, avoir d'autres origines que l'expulsion. Une possibilité est qu'ils résident dans les halos, ou aux confins lointains, de la galaxie centrale de l'amas de Fornax, où ils ont été formés. Une deuxième possibilité est qu'il s'agit de binaires à rayons X qui ont été éloignés d'une galaxie par la force gravitationnelle d'une galaxie voisine lors d'un survol, ou des binaires à rayons X laissés dans les vestiges d'une galaxie privée de la plupart de ses étoiles par une collision galactique. De telles interactions devraient être relativement courantes dans une région surpeuplée comme celle du cluster Fornax.

"C'est comme la fin d'une fête, où les personnes présentes partent dans des directions différentes, et seuls les hôtes sont laissés pour compte, " a déclaré le co-auteur Zhenlin Zhu, également de l'Université de Nanjing. « Dans le cas de Fornax, le cas extrême est que les galaxies d'origine n'existent plus vraiment."

Les observations de Chandra ont impliqué un temps d'exposition total de 15 jours, permettant à l'équipe de découvrir 1, 177 sources de rayons X dans leur zone de recherche, qui couvre 29 galaxies dans l'amas de Fornax. L'équipe a estimé combien de ces sources appartiennent probablement aux galaxies de l'amas, et combien sont des sources beaucoup plus éloignées non contenues dans le cluster. Cela leur a laissé environ 180 sources situées bien en dehors des principales régions stellaires des galaxies de l'amas.

« Bien que nous soyons très enthousiastes à propos de ce que nous avons trouvé, nos données suggèrent qu'il peut y avoir beaucoup plus de ces binaires expulsés qui sont trop faibles pour être vus dans les données Chandra, " a déclaré le co-auteur Zhiyuan Li, également de l'Université de Nanjing. "Nous aurons besoin d'observations plus longues de Chandra pour détecter cette population de sources plus faibles."

Un article décrivant ces résultats paraît dans le 1er mai, Numéro 2019 du Journal d'astrophysique et est disponible en ligne.