Des chercheurs ont créé des modèles pour comprendre la formation de trous noirs et d’étoiles à neutrons à la suite de l’effondrement d’étoiles mourantes, expliquant ainsi les raisons pour lesquelles certains de ces objets subissent une propulsion violente dans l’espace interstellaire.
Trous noirs et étoiles à neutrons
Les trous noirs sont des régions de l’espace où la gravité est si intense que rien, pas même la lumière, ne peut échapper à leur attraction. Ils se forment lorsqu’une étoile massive épuise son carburant nucléaire et s’effondre sur elle-même, créant une singularité gravitationnelle au cœur de laquelle la densité est infinie.
Les étoiles à neutrons, quant à elles, sont des objets denses résultant également de l’effondrement d’étoiles. Lorsqu’une étoile explose en supernova, ses couches externes sont éjectées dans l’espace, tandis que le coeur s’effondre sous la pression gravitationnelle. Si le cœur n’est pas assez massif pour former un trou noir, il devient une étoile à neutrons, une structure compacte composée principalement de ces particules.
Ces deux objets illustrent les extrêmes de la physique gravitationnelle, offrant un terrain fertile pour la compréhension de la nature de l’espace-temps et des phénomènes cosmiques. Cependant, les mécanismes sous-jacents à la formation de ces objets lors de l’effondrement d’étoiles massives en fin de vie interrogent encore les astrophysiciens.
« Coups de pieds » stellaire
Récemment, des astronomes ont réalisé des simulations informatiques approfondies pour modéliser ce processus et ont élucidé certains mystères entourant la naissance de trous noirs et d’étoiles à neutrons, y compris la raison pour laquelle certains d’entre eux reçoivent un « coup de pied » dans l’espace interstellaire.
Dans le cadre de ces travaux, des simulations ont révélé une corrélation étroite entre les propriétés de l’étoile mère avant l’explosion (dénommée « ancêtre ») et la vélocité ainsi que la symétrie de l’étoile à neutrons ou du trou noir résultant.
Les étoiles mères moins massives et moins compactes donnent naissance à des supernovas plus soudaines et symétriques, produisant des étoiles à neutrons se déplaçant lentement. En revanche, des ancêtres plus massifs et compacts génèrent des supernovas plus chaotiques, engendrant des étoiles à neutrons en mouvement rapide.
En d’autres termes, le processus explosif de la supernova, influencé par des conditions plus chaotiques, peut donner à l’étoile à neutrons nouvellement formée une impulsion significative dans une direction spécifique. C’est comme si l’étoile à neutrons recevait un « coup de pied » au moment de sa formation, la faisant se déplacer rapidement à travers l’espace. Ce phénomène peut expliquer pourquoi certaines étoiles à neutrons se déplacent à des vitesses élevées.
Deux mécanismes pour les trous noirs
Cette recherche suggère également deux mécanismes distincts pour la formation des trous noirs. Dans le premier scénario, l’étoile mère ne s’effondre pas complètement, mais plutôt que de devenir une supernova traditionnelle, la pression sur son noyau augmente au point qu’un trou noir se forme. Les trous noirs créés par ce mécanisme sont relativement massifs, avec une moyenne d’environ dix fois la masse du Soleil. Cependant, ils sont difficilement détectables, car ils ne sont pas expulsés à des vitesses élevées.
Dans le deuxième scénario, l’étoile mère explose complètement, éjectant une grande partie de sa masse. Ce processus laisse derrière lui un trou noir plus petit expulsé à des vitesses remarquables, dépassant 3,6 millions de kilomètres par heure, ce qui le rend plus détectable.
Notez que les objets célestes en mouvement rapide peuvent être repérés plus facilement, car ils génèrent un déplacement apparent sur le fond d’étoiles fixes. Un trou noir se déplaçant rapidement à travers l’espace serait donc plus susceptible d’attirer l’attention des astronomes. Un tel objet se déplaçant à grande vitesse peut également interagir avec son environnement de manière distinctive. Par exemple, il peut influencer les objets stellaires environnants ou générer des émissions énergétiques détectables. Ces effets peuvent servir d’indices pour repérer la présence d’un trou noir.
Ces découvertes ont été réalisées grâce à l’exécution de vingt simulations informatiques détaillées de supernovas, dépassant de loin la durée des modèles précédents.
