Crédit :A. Irrgang, Fau
Une équipe internationale d'astronomes a identifié l'origine d'une étoile à grande vitesse en fuite nommée PG 1610+062 et a déterminé qu'elle a probablement été éjectée de son amas de naissance à l'aide d'un trou noir de masse moyenne (MMBH).
Les résultats sont publiés dans la revue Astronomie &Astrophysique .
Afin de mettre des contraintes strictes sur la vitesse de rotation projetée de PG 1610+062, sa vitesse radiale, ainsi que de mesurer avec précision sa composition chimique, l'équipe avait besoin de données spectrales de l'étoile, mais sa distance et sa position dans le ciel ont fait du spectrographe et imageur Echellette (ESI) de l'observatoire W. M. Keck le seul outil pour le travail.
« Dans l'hémisphère nord, seule la combinaison de l'observatoire Keck et de l'ESI nous a donné ce dont nous avions besoin. La zone de collecte de Keck nous a permis de collecter suffisamment de photons pour notre objet et ESI a exactement la bonne résolution, qui est suffisamment élevé pour résoudre toutes les caractéristiques spectrales, " dit le co-auteur Thomas Kupfer, un chercheur postdoctoral du Kavli Institute for Theoretical Physics à l'Université de Californie, Santa Barbara.
Autrefois considérée comme une vieille étoile d'une demi-masse solaire, typique du halo galactique, les données de l'observatoire Keck ont révélé que PG1610+062 est en fait une étoile étonnamment jeune qui est dix fois plus massive, éjecté du disque galactique presque à la vitesse d'échappement de la Voie lactée.
Des étoiles encore plus rapides, appelées étoiles à hypervitesse (HVS), existent-les trois premiers ont été découverts en 2005. Parmi eux se trouve l'unique étoile US 708, qui a été trouvé à partir d'observations utilisant le spectromètre imageur à basse résolution (LRIS) sur le télescope Keck I; il allait si vite qu'il a échappé à l'attraction gravitationnelle de la Voie lactée. Pour atteindre de telles vitesses, il faut un événement de fronde extrêmement dramatique.
Jeune, des étoiles massives comme PG 1610+062 dans le halo galactique de la Voie lactée vivent loin des régions de formation d'étoiles de notre galaxie. Les astronomes tentent de comprendre comment ces «étoiles en fuite» ont été contraintes de quitter leur lieu de naissance. De nouvelles observations de PG 1610+062 suggèrent qu'un trou noir de taille moyenne dans la Voie lactée pourrait être responsable de l'expulsion de l'étoile de son amas d'origine. Crédit :A. Irrgang, Fau
Des simulations effectuées en 1988 suggéraient qu'un géant, 4 millions de trous noirs de masse solaire (SMBH) pourraient faire l'affaire. En perturbant un système stellaire binaire, c'est-à-dire avaler une étoile et laisser à son partenaire stellaire toute l'énergie du système, l'éjectant bien au-delà de la vitesse de fuite de la Voie lactée. Faute d'autres explications plausibles pour la formation des HVS, ce scénario a été facilement accepté comme mécanisme d'éjection standard, en particulier après que les preuves d'observation de l'existence d'un tel SMBH au Centre Galactique soient devenues accablantes au début des années 2000.
En utilisant les mesures de précision astrométrique sans précédent du vaisseau spatial Gaia de l'Agence spatiale européenne, PG1610+062 a été retracé loin du Centre Galactique, mais au bras spiral Sagittaire de notre galaxie, excluant ainsi l'idée que le Centre Galactique SMBH ait tiré sur l'étoile.
L'accélération extrême dérivée de PG1610+062 est encore plus intéressante. ce qui exclut très probablement tous les scénarios alternatifs à l'exception de l'interaction avec un MMBH. De tels objets ont été prédits pour exister dans de jeunes amas stellaires dans les bras spiraux de la Voie lactée, mais aucun n'a encore été détecté.
"Maintenant, PG1610+062 peut fournir la preuve que les MMBH pourraient effectivement exister dans notre galaxie. La course est lancée pour les trouver, " déclare l'auteur principal Andreas Irrgang de l'Université Friedrich-Alexander d'Erlangen-Nuremberg en Allemagne.
Il y a beaucoup plus à apprendre sur cette étoile et son lieu d'origine. Au fur et à mesure que la mission Gaia avance, la précision s'améliorera et le lieu d'origine sera encore plus restreint, permettant éventuellement aux astronomes de rechercher l'amas d'étoiles parent et finalement le trou noir.
L'équipe, qui comprend Felix Fürst du Centre européen d'astronomie spatiale en Espagne, Stephan Geier de l'Institut de physique et d'astronomie de l'Université de Potsdam en Allemagne, et Ulrich Heber de l'Université Friedrich-Alexander d'Erlangen-Nuremberg, est actuellement à la recherche de candidats supplémentaires similaires à PG1610+062 utilisant Gaia et d'autres grands télescopes de sondage. Le plus lumineux, les plus proches pourraient convenir pour remonter aux noyaux des amas d'étoiles, qui pourraient fournir des preuves de trous noirs de masse intermédiaire dans leurs centres.
