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Deux étoiles à neutrons fusionnées ont probablement donné naissance à un trou noir

La fusion de deux étoiles à neutrons, vues ici dans l'impression d'un artiste, a généré des ondes gravitationnelles et des rayonnements gamma de haute énergie détectés en août dernier alors qu'ils balayaient le système solaire. Les recherches subséquentes indiquent que la fusion a probablement produit un trou noir record de faible masse. Image: NASA / CXC / M.Weiss

La fusion spectaculaire de deux étoiles à neutrons qui avaient généré des ondes gravitationnelles repérées à l’automne dernier a probablement entraîné la naissance d’un trou noir. Cet objet nouvellement créé serait le trou noir le moins massif découvert à ce jour.

Des astronomes se sont récemment penchés sur les données de l’observatoire Chandra (rayons X) de la NASA dans les jours, semaines et mois qui ont suivi la détection le 17 août 2017 des ondes gravitationnelles générées par la fusion de deux étoiles à neutrons. Les premières estimations avaient suggéré que l’objet résultant de cette collision était environ 2,7 fois plus massif que le Soleil. Deux possibilités s’offraient alors aux astronomes : soit il s’agissait de l’étoile à neutrons la plus massive jamais trouvée, soit il s’agissait du trou noir le moins massif jamais découvert. Il faut savoir que les plus petits d’entre eux à avoir été répertoriés font moins de 4 à 5 fois la masse du Soleil

Après avoir fusionné, les deux étoiles à neutrons ont probablement donné naissance à un trou noir, imaginé ici avec un jet de particules de haute énergie et un disque de débris environnant. Image : NASA/CXC/M.Weiss

Les observations de Chandra sont ici révélatrices, non seulement pour ce qu’elles ont dévoilé, mais aussi pour ce qu’elles n’ont pas révélé. Si ces deux étoiles à neutrons avaient fusionné pour former une étoile plus lourde, celle-ci aurait dû générer un très fort champ magnétique. Ceci, à son tour, aurait créé une bulle en expansion de particules de haute énergie, qui aurait entraîné une émission de rayons X très brillante. Au lieu de cela, les données de Chandra montrent des niveaux de rayons X plusieurs centaines de fois plus bas que prévu pour une étoile à neutrons fusionnée. C’est donc probablement un trou noir.

Si tel est le cas, il aurait donc fallu deux explosions de supernova laissant derrière elles deux étoiles à neutrons sur des orbites suffisamment serrées pour que le rayonnement de l’onde gravitationnelle puisse réunir les étoiles à neutrons. La recette pour « créer » un trou noir semble ici compliquée, mais pas impossible. Ces résultats pourront être testés par de futures observations radiographiques. S’il s’agit bien d’un trou noir, les astronomes s’attendent à ce que la source de rayons X continue de s’affaiblir.

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