Les trous noirs « avalent des étoiles à neutrons comme Pac-Man »

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ou la première fois que des astrophysiciens ont détecté des trous noirs mangeant des étoiles à neutrons « comme Pac-Man », dans une découverte documentant la collision des deux entités.

Deux exemples de cet événement cosmique violent ont été détectés à l’aide des détecteurs d’ondes gravitationnelles Advanced LIGO et Virgo.

Alors que les précédentes détections d’ondes gravitationnelles ont repéré des collisions de trous noirs et la fusion d’étoiles à neutrons, c’est la première fois que les scientifiques détectent une collision entre l’une d’entre elles.

Le Dr Vivien Raymond, du Gravity Exploration Institute de l’Université de Cardiff, a déclaré : « Après les détections de trous noirs fusionnant et d’étoiles à neutrons fusionnant, nous avons enfin la dernière pièce du puzzle : des trous noirs avalant des étoiles à neutrons entières.

« Cette observation complète vraiment notre image des objets les plus denses de l’univers et de leur alimentation. »

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Les ondes gravitationnelles sont produites lorsque des objets célestes entrent en collision et l’énergie que cela crée provoque des ondulations dans le tissu de l’espace-temps qui se déplacent jusqu’aux détecteurs que nous avons ici sur Terre.

Plus de 1 000 scientifiques ont participé aux premières détections mondiales, dont beaucoup d’Australie, dont l’Université nationale australienne, ouvrant la voie.

La professeure distinguée Susan Scott, co-auteur de l’étude basée à l’École de recherche de physique de l’ANU au Centre d’astrophysique gravitationnelle, a déclaré que les événements se sont produits il y a environ un milliard d’années, mais qu’ils étaient si massifs que nous sommes toujours en mesure d’observer leurs ondes gravitationnelles. aujourd’hui.

Elle a expliqué : « Ces collisions ont secoué l’univers jusqu’à son cœur et nous avons détecté les ondulations qu’elles ont envoyées à travers le cosmos.

C’est vraiment comme Pac-Man, avec un trou noir avalant tout son étoile à neutrons.

« Chaque collision n’est pas seulement la rencontre de deux objets massifs et denses.

«C’est vraiment comme Pac-Man, avec un trou noir avalant tout son étoile à neutrons compagne.

« Ce sont des événements remarquables et nous avons attendu très longtemps pour en être témoins. C’est donc incroyable de pouvoir enfin les capturer.

Le 5 janvier dernier, le détecteur Advanced LIGO (ALIGO) en Louisiane aux États-Unis et le détecteur Advanced Virgo en Italie ont observé les ondes gravitationnelles de ce tout nouveau type de système astronomique.

Ils ont capté les affres finales de la spirale de la mort entre une étoile à neutrons et un trou noir alors qu’ils tournaient de plus en plus près et fusionnaient.

Mais le 15 janvier, un deuxième signal provenait à nouveau des orbites finales et s’écrasait sur une autre paire d’étoiles à neutrons et de trous noirs.

Des chercheurs de l’Université de Cardiff, qui font partie de la collaboration scientifique LIGO, ont aidé à analyser les deux événements, à déceler les signaux des ondes gravitationnelles et à brosser un tableau de la façon dont les collisions extrêmes se sont déroulées.

Cela impliquait de générer des millions d’ondes gravitationnelles possibles et de les faire correspondre aux données observées.

Cela a permis aux experts de déterminer les propriétés des objets qui ont produit les signaux en premier lieu, telles que leurs masses et leur emplacement dans le ciel.

À partir des données, ils ont pu déduire que le premier signal, baptisé GW200105, était causé par un trou noir de masse solaire de 9 entrant en collision avec une étoile à neutrons de masse solaire de 1,9.

L’analyse du deuxième événement, GW200115, qui a été détecté seulement 10 jours plus tard, a montré qu’il provenait de la fusion d’un trou noir de 6 masses solaires avec une étoile à neutrons de masse solaire de 1,5, et qu’il avait eu lieu à une distance légèrement plus grande. à environ un milliard d’années-lumière de la Terre.

Depuis la toute première détection directe d’ondes gravitationnelles en 2015, les astronomes ont prédit que ce type de système – une fusion trou noir et étoile à neutrons – pourrait exister, mais sans aucune preuve d’observation convaincante.

Maintenant que les scientifiques des ondes gravitationnelles ont enfin été témoins de l’existence de ce nouveau type de système, leur détection fournit de nouveaux indices sur la formation des trous noirs et des étoiles à neutrons.

Cela sera aidé par une nouvelle subvention de 9,4 millions de livres sterling pour la recherche sur les ondes gravitationnelles accordée aux universités et instituts britanniques par le Science and Technology Facilities Council (STFC), dont 3 millions de livres sterling iront à l’Université de Cardiff au cours des trois prochaines années.

Les résultats sont publiés dans The Astrophysical Journal Letters.

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