Hubble finds that a black hole beam promotes stellar eruptions
Hubble découvre qu'un faisceau de trou noir favorise les éruptions stellaires
par l'Agence spatiale européenne
Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre l'ESA et la NASA. Crédit : NASA, ESA, J. Olmsted (STScI)
Des astronomes utilisant le télescope spatial Hubble NASA/ESA ont découvert de manière surprenante que le jet semblable à un chalumeau provenant d'un trou noir supermassif au cœur d'une immense galaxie semble provoquer l'éruption d'étoiles le long de sa trajectoire. Les étoiles, appelées novae, ne sont pas prises à l'intérieur du jet, mais se trouvent apparemment dans un voisinage dangereux à proximité.
La recherche est publiée sur le serveur de pré-impression arXiv.
Cette découverte déroute les chercheurs en quête d'une explication. "Nous ne savons pas ce qui se passe, mais c'est une découverte très excitante", a déclaré l'auteur principal Alec Lessing de l'Université de Stanford. "Cela signifie qu'il manque quelque chose à notre compréhension de la façon dont les jets de trous noirs interagissent avec leur environnement".
Une nova éclate dans un système à double étoile où une étoile normale, gonflée et vieillissante, déverse de l'hydrogène sur une naine blanche, son étoile compagnon, qui a brûlé. Lorsque la naine a accumulé une couche d'hydrogène de plusieurs kilomètres de profondeur, cette couche explose comme une bombe nucléaire géante. La naine blanche n'est pas détruite par l'éruption de la nova, qui éjecte sa couche de surface puis recommence à siphonner le carburant de sa compagne, et le cycle d'explosion de la nova recommence.
Hubble a trouvé deux fois plus de novae qui explosent près du jet qu'ailleurs dans la galaxie géante au cours de la période étudiée. Le jet est lancé par un trou noir central de 6,5 milliards de masses solaires entouré d'un disque de matière tourbillonnante.
Le trou noir, gorgé de matière en chute libre, lance un jet de plasma de 3000 années-lumière de long qui traverse l'espace à une vitesse proche de celle de la lumière. Tout ce qui est pris dans le faisceau énergétique serait brûlé. Mais se trouver à proximité de son flux fulgurant est apparemment aussi risqué, selon les nouvelles
Traçage de l'emplacement des observations du télescope spatial Hubble de novae – étoiles qui explosent – dans la galaxie elliptique géante M87. La caractéristique la plus remarquable de la galaxie est un jet de plasma de 3 000 années-lumière de long éjecté d'un trou noir central supermassif. Les observations de Hubble ont identifié de nombreuses novae à proximité du jet. Elles sont identifiées par des cercles rouges qui deviennent blancs lorsqu'une nova explose. Les étoiles semblent exploser plus fréquemment à proximité du jet. Le jet peut pousser l'hydrogène interstellaire vers les étoiles voisines, améliorant le processus d'alimentation stellaire qui augmente le taux d'explosions. Lorsque l'ensemble de la galaxie est étudié par photométrie, moins de novae apparaissent plus loin du jet. NASA, ESA, Joseph DePasquale (STScI)
La découverte de deux fois plus de novae à proximité du jet implique qu'il y a deux fois plus de systèmes d'étoiles doubles formant des novae à proximité du jet ou que ces systèmes entrent en éruption deux fois plus souvent que des systèmes similaires ailleurs dans la galaxie.
"Le jet a un effet sur les systèmes stellaires qui errent dans le voisinage. Peut-être que le jet déverse d'une manière ou d'une autre de l'hydrogène sur les naines blanches, ce qui les fait entrer en éruption plus fréquemment", a déclaré Lessing.
"Mais il n'est pas certain qu'il s'agisse d'une poussée physique. Cela pourrait être l'effet de la pression de la lumière émanant du jet. Lorsque vous fournissez de l'hydrogène plus rapidement, vous obtenez des éruptions plus rapidement. Quelque chose pourrait doubler le taux de transfert de masse sur les naines blanches à proximité du jet."
Les chercheurs ont également envisagé une autre idée : le jet réchauffe l'étoile compagnon de la naine, ce qui la fait déborder davantage et déverser plus d'hydrogène sur la naine. Cependant, les chercheurs ont calculé que ce réchauffement n'est pas suffisamment important pour avoir cet effet.
« Nous ne sommes pas les premiers à dire qu'il semble y avoir plus d'activité autour du jet M87 », a déclaré Michael Shara, co-investigateur du Musée américain d'histoire naturelle de New York. « Mais Hubble a montré cette activité accrue avec beaucoup plus d'exemples et de signification statistique que jamais auparavant. »
Peu après le lancement de Hubble en 1990, les astronomes ont utilisé sa première génération de caméra à objets faibles (FOC) pour observer le centre de M87 où se cache le trou noir monstrueux. Ils ont remarqué que des choses inhabituelles se produisaient autour du trou noir.
Presque à chaque fois que Hubble observait, les astronomes voyaient des « événements transitoires » bleuâtres qui pourraient être la preuve de la présence de novae surgissant comme des flashs d'appareils photo de paparazzis à proximité. Mais la vue du FOC était si étroite que les astronomes de Hubble ne pouvaient pas détourner le regard du jet pour comparer avec la région du jet proche. Pendant plus de deux décennies, les résultats sont restés mystérieusement fascinants.
Des preuves convaincantes de l'influence du jet sur les étoiles de la galaxie hôte ont été recueillies sur une période de neuf mois lorsque Hubble a observé avec des caméras plus récentes et à champ plus large pour compter les novae en éruption. Cela a constitué un défi pour le programme d'observation du télescope car il fallait revisiter M87 exactement tous les cinq jours pour un autre cliché. L'addition de toutes les images de M87 a conduit aux images les plus profondes de M87 jamais prises.
Hubble a trouvé 94 novae dans le tiers de M87 que sa caméra peut englober. « Le jet n’était pas la seule chose que nous observions, nous observions la galaxie intérieure dans son ensemble. Une fois que vous avez placé toutes les novae connues au-dessus de M87, vous n’avez pas besoin de statistiques pour vous convaincre qu’il y a un excès de novae le long du jet. Ce n’est pas sorcier. Nous avons fait la découverte simplement en regardant les images. Et même si nous avons été vraiment surpris, nos analyses statistiques des données ont confirmé ce que nous avons clairement vu », a déclaré Shara.
« Nous sommes témoins d’un phénomène intrigant mais déroutant », a commenté Chiara Circosta, chercheuse à l’ESA, qui étudie l’impact des trous noirs supermassifs en accrétion sur les galaxies qui les hébergent dans l’univers lointain.
« J’ai été très surprise par cette découverte. Des observations aussi détaillées des galaxies proches sont précieuses pour élargir notre compréhension de la façon dont les jets interagissent avec leurs galaxies hôtes et affectent potentiellement la formation des étoiles. »
Cette réussite est entièrement due aux capacités uniques de Hubble. Les images prises par un télescope au sol n’ont pas la clarté nécessaire pour voir les novae au plus profond de M87. Ils ne peuvent pas détecter les étoiles ou les éruptions stellaires proches du noyau de la galaxie, car les environs du trou noir sont beaucoup trop lumineux. Seul Hubble peut détecter les novae sur le fond lumineux de M87.
Les novae sont remarquablement courantes dans l'univers. Une nova éclate quelque part dans M87 chaque jour. Mais comme il existe au moins 100 milliards de galaxies dans l'univers visible, environ un million de novae éclatent chaque seconde quelque part là
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Dans cet article
des astronomes utilisant le télescope spatial Hubble de la NASA/ESA ont découvert de manière surprenante que le jet semblable à un chalumeau cosmique provenant d'un trou noir supermassif au cœur d'une immense galaxie semblait provoquer l'éruption d'étoiles toutle long de sa trajectoire. Mais ces étoiles, appelées novae, ne sont pas prises à l'intérieur du jet, mais se trouvent apparemment dans un voisinage dangereux à proximité. du trou noir supermassif ... Je rappelle a mes élèves que l apparition habituelle d une nova se produit lorsqu'une étoile naine blanche a siphonné une importante quantité de gaz venant d'une étoile de massesemblable au Soleil ..Lors qu'elle atteint une températurecritique elle explose.
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More information: Alec M. Lessing et al, A 9-Month Hubble Space Telescope Near-UV Survey of M87. II. A Strongly Enhanced Nova Rate near the Jet of M87, The Astrophysical Journal DOI: 10.3847/1538-4357/ad70b7 , iopscience.iop.org/article/10. … 847/1538-4357/ad70b7 . On arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2309.16856
Journal information: arXiv
Provided by European Space Agency
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