Pourquoi le centre d’Andromède a-t-il une forme étrange ?

Une recherche récemment publiée dans The Astrophysical Journal Letters pourrait résoudre un mystère vieux de plusieurs décennies entourant un amas d’étoiles aux formes étranges au cœur de la galaxie d’Andromède. Cela pourrait également aider les astronomes à mieux comprendre le processus de croissance des galaxies en se nourrissant les unes des autres.

Lorsque deux galaxies entrent en collision, les trous noirs supermassifs à leur cœur libèrent un «coup de pied» gravitationnel dévastateur semblable au recul d’un fusil de chasse. La nouvelle étude, dirigée par l’Université du Colorado à Boulder (CUB), suggère que ce coup de pied pourrait être si puissant qu’il peut lancer des millions d’étoiles sur des orbites instables.

Le graphique montre l’orbite des étoiles autour d’un trou noir supermassif avant, à gauche, et après, à droite, un “coup” gravitationnel. Image : Steven Burrows / JILA

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Andromède a été étudiée dans les années 1970

“Lorsque les scientifiques ont regardé Andromède pour la première fois, ils s’attendaient à voir un trou noir supermassif entouré d’un amas d’étoiles relativement symétrique”, a déclaré Ann-Marie Madigan, membre du Joint Institute of the Astrophysics Laboratory (JILA), un organisme de recherche. partagé entre le CUB et le National Institute of Standards and Technology (NIST). “Au lieu de cela, ils ont trouvé cette énorme masse allongée.”

Selon le site Web Phys, dans les années 1970, des scientifiques ont lancé des ballons haut dans l’atmosphère terrestre pour observer de près la lumière ultraviolette d’Andromède, la galaxie la plus proche de la Voie lactée.

Ces observations ont été suivies par le télescope spatial Hubble dans les années 1990, faisant une découverte surprenante : comme notre propre galaxie, Andromède a la forme d’une spirale géante.

Cependant, la zone riche en étoiles près du centre de la spirale n’est pas telle qu’on l’imaginait – les orbites de ces étoiles prennent une étrange forme ovale, comme si quelqu’un étirait un morceau de “boue”.

“Et personne ne savait pourquoi”, a déclaré Madigan, qui est professeur adjoint d’astrophysique au CUB. “Les scientifiques appellent ce modèle un disque nucléaire excentrique.”

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Des modèles informatiques ont aidé à simuler la collision de trous noirs

Dans la nouvelle étude, l’équipe a utilisé des simulations informatiques pour suivre ce qui se passe lorsque deux trous noirs supermassifs entrent en collision, étant donné qu’Andromède s’est probablement formée lors d’une fusion similaire il y a des milliards d’années.

D’après les calculs de l’équipe, la force générée par une telle fusion pourrait plier et tirer les orbites des étoiles près d’un centre galactique, créant ce motif allongé révélateur.

“Lorsque les galaxies fusionnent, leurs trous noirs supermassifs fusionnent et finissent par devenir un seul trou noir”, a déclaré l’astrophysicien Tatsuya Akiba, auteur principal de l’étude. « Nous voulions savoir : quelles sont les conséquences de cela ?

Il a ajouté que les découvertes de l’équipe aident à révéler certaines des forces qui pourraient être à l’origine de la diversité des deux billions de galaxies estimées dans l’univers aujourd’hui – dont certaines ressemblent beaucoup à la Voie lactée en forme de spirale, tandis que d’autres ressemblent davantage à des ballons de football. ou des bulles irrégulières.

Comme la Voie lactée (photo), Andromède est également en spirale, mais les orbites de ses étoiles prennent une étrange forme ovale, comme si quelqu’un étirait un morceau de bave. Image : NASA/JPL/Divulgation

Selon Akiba, les fusions peuvent jouer un rôle important dans la formation de ces masses d’étoiles : lorsque les galaxies entrent en collision, les trous noirs au centre peuvent commencer à tourner les uns autour des autres, se déplaçant de plus en plus vite jusqu’à ce qu’ils entrent finalement en collision. Dans le processus, ils libèrent d’énormes impulsions “d’ondes gravitationnelles”, ou des ondulations littérales dans le tissu de l’espace et du temps.

“Ces ondes gravitationnelles emporteront l’élan du trou noir restant, et vous aurez un remorqueur, comme le recul d’un pistolet”, a déclaré Akiba.

Lui et Madigan voulaient savoir ce qu’un tel recul pourrait faire aux étoiles à moins de 1 parsec, (une unité de mesure astronomique équivalente à 30 billions de kilomètres), du centre de la galaxie d’Andromède, qui peut être vue de la Terre à l’œil nu, et s’étend sur des dizaines de milliers de parsecs de bout en bout.

Le duo a construit des modèles informatiques de centres galactiques simulés contenant des centaines d’étoiles, puis a lancé le trou noir central pour reproduire le recul des ondes gravitationnelles.

L’attraction des trous noirs pourrait élargir les orbites des étoiles

Selon Madigan, les ondes gravitationnelles produites par ce genre de collision désastreuse n’affectent pas directement les étoiles d’une galaxie. Mais le recul propulse le trou noir supermassif restant dans l’espace, à des vitesses pouvant atteindre des millions de kilomètres par heure.

Cependant, lorsque les trous noirs ne s’échappent pas, l’équipe a découvert qu’ils pouvaient tirer sur les orbites des étoiles qui les entourent, provoquant l’expansion de ces orbites. Le résultat ressemble beaucoup à la façon dont les scientifiques voient le centre d’Andromède.

Madigan et Akiba veulent étendre leurs simulations afin de pouvoir comparer directement les résultats de l’ordinateur au noyau de galaxie réel – qui contient beaucoup plus d’étoiles.

Ils pensent que leurs découvertes pourraient aider d’autres scientifiques à comprendre les événements inhabituels autour d’autres objets de l’univers, tels que les planètes en orbite autour d’étoiles à neutrons.

Yseult Daigle

Les sources de mes articles sont recueillies non seulement à travers mes recherches, mais aussi mes expériences personnelles en tant qu'homme. J’ai la chance de pouvoir m’intéresser aux dernières tendances en termes de style ou d'allure. Mais j'ai tout de même un penchant pour les articles généralistes.
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