L’auteur de
ce blog reprend contact avec les envois reçu de SCIENCE x et vous propose sa traduction quasi
quotidienne de son article préféré :aujourd’hui les propriétés des trous
noirs
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DECEMBER 24,
2019
Astronomers describe a violent black hole outburst
that provides new insight into galaxy cluster evolution
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Des
astronomes décrivent une violente explosion de trous noirs qui induit e un nouvel aperçu de l'évolution des
amas de galaxies
par Fernanda
Ferreira, Massachusetts Institute of Technology
Des cavités
géantes dans le milieu interamas er émettant des rayons X (montrées en bleu,
comme observé par l'Observatoire de rayons X Chandra de la NASA) auraient été
creusées par une explosion de trous noirs. Les données des rayons X sont
superposées aux données optiques du télescope spatial Hubble (en rouge /
orange), où la galaxie centrale qui héberge probablement le trou noir
supermassif coupable est également visible.
Crédit: Massachusetts Institute of
Technology
Il y a des
milliards d'années, au centre d'un amas de galaxies très lointain (15 milliards d'années-lumière pour être
exact), un trou noir a craché des jets de plasma. Alors que le plasma sortait
du trou noir, il a repoussé le matériau, créant deux grandes cavités à 180
degrés l'une de l'autre. De la même manière, vous pourriez calculer l'énergie d'un impact d'astéroïde par
la taille de son cratère, Michael Calzadilla, un étudiant diplômé du MIT Kavli
Institute for Astrophysics and Space Research (MKI), a utilisé la taille de ces
cavités pour comprendre la puissance de l'explosion du trou noir.
Dans un
article récent du Astrophysical Journal Letters, Calzadilla et ses coauteurs
décrivent l'explosion survenue dans
l'amas de galaxies SPT-CLJ0528-5300, ou SPT-0528 pour faire court. En combinant
le volume et la pression du gaz déplacé avec l'âge des deux cavités, ils ont pu
calculer l'énergie totale de l'explosion. Avec plus de 10^54 joules d'énergie,
une force équivalente à environ 103^8 bombes nucléaires, il s'agit de
l'explosion la plus puissante rapportée dans un amas de galaxies éloignées. Les
co-auteurs de l'article incluent le chercheur de MKI Matthew Bayliss et le
professeur adjoint de physique Michael McDonald.
L'univers
est parsemé d'amas de galaxies, de collections de centaines, voire de milliers
de galaxies imprégnées de gaz chauds et de matière noire. Au centre de chaque
groupe se trouve un trou noir, qui passe par des périodes d'alimentation, où il
engloutit le plasma du groupe, suivies de périodes d'explosion explosive, où il jette
des jets de plasma une fois qu'il a atteint son remplissage. "Il s'agit
d'un cas extrême de la phase d'éclatement", explique Calzadilla à propos
de leur observation du SPT-0528. Même si l'explosion s'est produite il y a des
milliards d'années, avant même que notre système solaire ne se soit formé, il a
fallu environ 6,7 milliards d'années pour que la lumière de l'amas de galaxies
se rende jusqu'à Chandra, l'observatoire des émissions de rayons X de la NASA
qui orbite autour de la Terre.
Parce que
les amas de galaxies sont pleins de gaz, les premières théories à leur sujet
prédisaient que lorsque le gaz se refroidissait, les amas verraient une
augmentation des taux de formation
d'étoiles, qui ont besoin de gaz frais pour se former. Cependant, ces grappes
ne restent pas aussi tranquilles que prévu et, en tant que telles, ne
produisaient pas de nouvelles étoiles au rythme attendu. Quelque chose
empêchait le gaz de refroidir complètement. Les coupables étaient des trous
noirs supermassifs, dont les explosions de plasma maintiennent le gaz dans les
amas de galaxies trop chauds pour une formation rapide des étoiles.
L'explosion
enregistrée dans SPT-0528 a une autre particularité qui la distingue des autres
explosions du trou noir. C'est inutilement grand. Les astronomes considèrent le
processus de refroidissement et de libération de gaz chauds des trous noirs
comme un équilibre qui maintient la température dans l'amas de la galaxie - qui
oscille autour de 18 millions de degrés Fahrenheit - stable. "C'est comme
un thermostat", explique McDonald. L'explosion du SPT-0528, cependant,
n'est pas à l'équilibre.
Selon
Calzadilla, si vous regardez combien d'énergie est libérée lorsque le gaz se
refroidit dans le trou noir par rapport à la quantité d'énergie contenue dans
l'explosion, l'explosion en fait beaucoup trop. Dans l'analogie de McDonald,
l'explosion du SPT-0528 est un thermostat défectueux. "C'est comme si vous
refroidissiez l'air de 2 degrés, alors que la réponse du thermostat était de chauffer la
pièce de 100 degrés", explique McDonald.
Plus tôt en
2019, McDonald et ses collègues ont publié un article sur un amas de galaxies
différent, qui affiche un comportement complètement opposé à celui du SPT-0528.
Au lieu d'une explosion inutilement violente, le trou noir de cette grappe,
surnommé Phoenix, n'est pas en mesure d'empêcher le gaz de se refroidir.
Contrairement à tous les autres amas de galaxies connus, Phoenix regorge de
pépinières de jeunes étoiles, ce qui le distingue de la majorité des amas de
galaxies.
"Avec
ces deux amas de galaxies, nous examinons vraiment les limites de ce qui est
possible aux deux extrêmes", déclare McDonald à propos de SPT-0528 et de
Phoenix. Lui et Calzadilla caractériseront également les amas de galaxies les
plus normaux, afin de comprendre l'évolution des amas de galaxies au cours du
temps cosmique. Pour l'explorer, Calzadilla caractérise 100 amas de galaxies.
La raison de
caractériser une si grande collection d'amas de galaxies est que chaque image
du télescope saisit les amas à un moment précis dans le temps, alors que leurs
comportements se produisent au cours du temps cosmique. Ces grappes couvrent
une gamme de distances et d'âges, permettant à Calzadilla d'étudier comment les
propriétés des grappes changent au cours du temps cosmique. "iCe sont des
échelles de temps qui sont beaucoup plus grandes qu'une échelle de temps
humaine ou ce que nous pouvons observer ", explique Calzadilla.
La recherche
est similaire à celle d'un paléontologue essayant de reconstruire l'évolution
d'un animal à partir d'un registre de
terrain fossile clairsemé. Mais, au lieu des os, Calzadilla étudie les amas de
galaxies, allant du SPT-0528 avec sa violente explosion de plasma à une
extrémité à Phoenix avec son refroidissement rapide de l'autre. "Vous
regardez différents instantanés dans le temps", explique Calzadilla.
"Si vous créez des échantillons suffisamment grands pour chacun de ces
instantanés, vous pouvez avoir une idée de l'évolution d'un amas de
galaxies."
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information: Michael S. Calzadilla et al. Discovery of
a Powerful >10^61 erg AGN Outburst in the Distant Galaxy Cluster
SPT-CLJ0528-5300, The Astrophysical Journal (2019). DOI: 10.3847/2041-8213/ab5b07
Journal
information: Astrophysical Journal Letters
, Astrophysical Journal
Provided by Massachusetts Institute of Technology
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MS COMMENTAIRES
Cette analyse est interessante à plusieurs titres .Tout d
abord elle envisage qu un trou noir
puisse atteindre dans certains cas
une période de « saciété » ‘( il a trop avlé et
vomit !) . Cela semble
difficile pour des trous noir detaille stellaires pour lesquels il n’est pas possible d’évoquer des explosions de plasmas internes mais plutôt de les attribuer aux
disques d accrétion externes et prés du
trou noir
En
revanche , on peut se poser le problème pour de trous
noirs Centro galactiques géants et dont les capacités de gavage et d’obésité varient peut-être par palliers . . L’idée que les
grands vides observés autour de certains
d’entre eux puisse etre utile pour remonter à la puissance initiale
d une explosion éventuelle est
défendable ….. Ce principe de « nettoyage
par le vide » et du a des explosions anciennes sera surement vérifié
et développé par l équipe du MIT
ultérieurement
Je crois
qu’il est difficile de trop généraliser les propriéts de tous les types de trous noirs possibles et de conclure trop vite
……
Ce commentaire a été supprimé par l'auteur.
RépondreSupprimerje nai pas développé l hypothèse de coalescence de trous noirs tres anciens dans lesquels un brusque dégagement d énergie et un "nettoyage parle vide" peut aussi etre envisagé
RépondreSupprimer...et également le principal, à savoir l'annihilation partielle (cause unique de la matière noire) produite par la rencontre des galaxies dont l'angle relatif est à l'échelle de l'amas soit : Ra = 10^7 m.
RépondreSupprimerLe ratio entre la température amas : Ta = 18×10^6 K et la température de l'électron : Te = 6×10^9 K donne pour RU = 14 Gyl : Ta = Te (Ra / RU) = 18×10^6 K. C'est bien ce qui est mesuré.