Vue d'artiste d'une supernova Crédit :James Josephides, Université de technologie de Swinburne
Une équipe de scientifiques, y compris le chercheur en chef Ilya Mandel du Centre d'excellence de l'ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav) à l'Université Monash, ont récemment étudié ce qui arrive aux étoiles massives en rotation lorsqu'elles atteignent la fin de leur vie.
Les étoiles produisent de l'énergie en fusionnant des éléments plus légers en éléments plus lourds dans leur noyau :l'hydrogène en hélium, puis de l'hélium en carbone, oxygène, etc, jusqu'au fer. L'énergie produite par cette fusion nucléaire fournit également un support de pression à l'intérieur de l'étoile, qui équilibre la force de gravité et permet à l'étoile de rester en équilibre.
Ce processus s'arrête au fer. Au-delà du fer, l'énergie est nécessaire pour maintenir la fusion plutôt que d'être libérée par la fusion. Un noyau lourd en étoile de fer se contracte sous l'effet de la gravité, créer une étoile à neutrons, ou s'il est assez lourd, un trou noir. Pendant ce temps, les couches externes de l'étoile explosent en un éclair brillant, observable comme une supernova. Cependant, certaines étoiles massives semblent disparaître complètement sans aucune explosion. Les théories suggèrent que ces étoiles massives s'effondrent complètement dans des trous noirs, mais est-ce possible ?
Une équipe dirigée par Ariadna Murguia-Berthier, un doctorat candidat à l'Université de Californie Santa Cruz, et impliquant l'enquêteur en chef d'OzGrav, Ilya Mandel, se propose de répondre à cette question. Ils étaient particulièrement intéressés à comprendre si une étoile en rotation pouvait s'effondrer tranquillement dans un trou noir.
La figure montre la formation d'un beignet de gaz supporté par rotation autour du trou noir, à mesure que le gaz initial tourne de plus en plus vite. Crédit :Ilya Mandel, Centre d'excellence ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles
Dans leur article soumis à Lettres de revues astrophysiques , ils décrivent un ensemble de simulations étudiant l'effondrement d'un nuage de gaz en rotation dans un trou noir. Ils ont découvert que si le gaz tournait trop vite au début, il ne peut pas s'effondrer efficacement ; au lieu, le gaz cale en forme de beignet autour de l'équateur du trou noir.
L'équipe a émis l'hypothèse que la chaleur générée par la chute de gaz qui s'écrase dans ce beignet de gaz en rotation déliera les couches externes de l'étoile et créera une explosion de type supernova. Un petit pourcentage de toutes les étoiles s'est également avéré tourner assez lentement - en dessous du seuil pour que ce gaz se produise - et pourrait, En effet, s'effondrer tranquillement dans des trous noirs.
"C'est très excitant de réunir la relativité générale, des techniques de calcul sophistiquées, modèles stellaires, et les dernières observations pour explorer la formation de trous noirs à partir d'étoiles massives, " dit Mandel.
