Nous savons déjà que les trous noirs avalent les étoiles (et des systèmes solaires entiers), mais quel effet a un régime alimentaire stellaire sur les trous noirs ? Une nouvelle étude suggère que les étoiles dévorées transforment les jeunes trous noirs en trous noirs supermassifs.
Image d’entête (clic pour agrandir) : Ce concept artistique montre un trou noir supermassif, au centre d’une galaxie lointaine, engloutissant une étoile. Le Galaxy Evolution Explorer (par l’utilisation des données de ce télescope spatial) est aux premières loges pour observer ce gueuleton, en utilisant ses yeux ultraviolets pour étudier le processus du début à la fin. (JPL-NASA).
Le Professeur Ben Bromley, de l’université de physique et d’astronomie de l’Utah, a mené une étude pour répondre à une question qui a été longuement débattue chez les astronomes : est-ce que les trous noirs deviennent supermassifs en raison de leur consommation de gaz ou d’étoiles ?
L’étude, publiée récemment (lien plus bas), examine les étoiles binaires, des paires d’étoiles qui orbitent l’une autour de l’autre (comme dans l’animation ci-contre).
Quand une étoile binaire est capturée et avalée par un trou noir, sa partenaire est projetée dans sa galaxie à une vitesse de plusieurs centaines de milliers de mètre par seconde (< 500 km/s). En étudiant le taux auquel les étoiles en hypervitesse sont produites et les observations de trous noirs supermassifs, Bromley a constaté que le taux d’étoiles en hypervitesse étaient compatibles avec le taux d’événements de perturbations du flux et du reflux, dans lesquelles les étoiles sont déchiquetées et attirées dans les trous noirs supermassifs dans d’autres galaxies. (Précédemment : Comment les trous noirs lancent des planètes à travers l’espace ?)
Ces résultats permettraient d’expliquer comment le trou noir supermassif, au centre de notre Voie Lactée, a doublé ou quadruplé en masse dans les 5-10 derniers milliards d’années :
Nous avons placé les chiffres des étoiles en hypervitesse observées et d’autres éléments de preuve, en corrélation, pour constater que le taux de rencontres binaires avec le trou noir supermassif de notre galaxie signifierait que la plupart de la masse du trou noir de la galaxie provient des étoiles binaires. Nous avons estimé ces interactions pour les trous noirs supermassifs dans d’autres galaxies et nous avons découvert qu’ils peuvent eux aussi se développer à des milliards de masses solaires de cette façon.
Ci-dessous : conception artistique d’un trou noir supermassif (en bas à gauche) avec son énorme gravité qui capture une étoile (bleuâtre, au centre) à partir d’une paire d’étoiles binaires, tout en lançant la deuxième étoile (jaune, en haut à droite) à l’écart à une hypervitesse de plus de 500km/s.
Il nous donne aussi une drôle d’analogie visuelle pour ce qui se passe avec ces trous noirs affamés, en comparant le processus d’un trou noir supermassif capturant une étoile d’une paire binaire au "remplissage d’une baignoire." Une fois que la baignoire, la zone proche du trou noir, est occupée par un amas d’étoile capturée, elle est “drainée vers le bas” du trou noir pendant des millions d’années. Son étude montre que la "baignoire" se remplit à peu près au même rythme qu’il draine la matière, ce qui signifie que les étoiles capturées par un trou noir supermassif sont finalement avalées.
L’annonce de la nouvelle sur le site de l’université de l’Utah : How Black Holes Grow : Evidence Indicates They Eat Binary Star Partners et l’étude disponible dans son intégralité sur Arxiv : Binary Disruption by Massive Black Holes: Hypervelocity Stars, S Stars, and Tidal Disruption Events.
A partir du Jet Propulsion Laboratory de la NASA : NASA Telescope Sees Black Hole Munch on a Star.