Finding runaway stars to help map dark matter in the Milky Way
Détection d'étoiles fugitives pour cartographier la matière noire dans la Voie lactée
Par David Appell, Phys.org
Édité par Sadie Harley, relu par Andrew Zinin
Note de la rédaction : Positions et trajectoires de 20 étoiles hypervéloces, reconstituées à partir des données du satellite Gaia, superposées à une représentation artistique de la Voie lactée. Crédits : ESA (illustration et composition) ; Marchetti et al. 2018 (positions et trajectoires des étoiles) ; NASA/ESA/Hubble (galaxies d'arrière-plan), CC BY-SA 3.0 igo.
Depuis les années 1920, les étoiles hypervéloces constituent un outil précieux permettant aux astronomes d'étudier les propriétés de la Voie lactée, telles que son potentiel gravitationnel et la distribution de la matière. Des astronomes chinois ont récemment mené une recherche à grande échelle d'étoiles hypervéloces en utilisant une catégorie particulière d'étoiles connues pour leurs pulsations distinctes, régulières et prévisibles, ce qui les rend utiles comme indicateurs de distance.
Leurs recherches sont publiées dans The Astrophysical Journal.
La vitesse de libération d'une planète, d'une étoile ou d'une galaxie est la vitesse nécessaire à une masse, quittant la surface de l'objet, pour s'échapper complètement et précisément de son champ gravitationnel et se déplacer vers l'infini. La vitesse de libération de la Terre est de 11,2 kilomètres par seconde (km/s).
Toute masse quittant la surface avec cette vitesse initiale échappera, sans apport d'énergie supplémentaire, à l'attraction terrestre. On peut citer comme exemples les roches éjectées de la Terre par la collision d'un astéroïde (comme ce fut le cas pour les échanges de roches entre la Terre et Mars) ou l'échappement possible d'un couvercle en acier recouvrant un cratère lors d'une explosion nucléaire souterraine survenue en 1957 au Nevada (à moins que le couvercle ne se soit vaporisé lors de son ascension vers l'espace à une vitesse estimée à six fois la vitesse de libération terrestre).
La vitesse de libération du Soleil est de 618 km/s (mais seulement de 42 km/s depuis la Terre), et d'environ 550 km/s depuis sa position dans la Voie lactée. Les étoiles hypervéloces (HVS) ont des vitesses tangentielles de 1 000 km/s ou plus, ce qui les rend indépendantes gravitationnellement de la Voie lactée.
L'une des principales causes de la formation des HVS est l'interaction par fronde gravitationnelle avec le trou noir supermassif Sagittarius A*, situé au centre de la Voie lactée.
Le mécanisme de Hills, proposé pour la première fois par l'astronome Jack Hills en 1988, décrit la capture d'une étoile d'un système binaire par un trou noir, tandis que l'autre est éjectée à grande vitesse.
Une étoile éjectée de ce type a été observée pour la première fois en 2019, s'éloignant du centre de la Voie lactée à 1 755 km/s (0,6 % de la vitesse de la lumière), une vitesse supérieure à la vitesse de libération du centre galactique. Ces étoiles apportent également une preuve directe de l'existence de trous noirs supermassifs au centre des galaxies et de leurs propriétés.
De plus, en retraçant les trajectoires de ces étoiles fugitives, les scientifiques peuvent cartographier le potentiel gravitationnel de la Voie lactée – c'est-à-dire la manière dont les masses interagissent au sein de la galaxie – et notamment la distribution de la matière noire dans le halo, l'immense volume sphérique qui entoure le disque galactique.
Motivés par ces constats, trois astronomes d'institutions scientifiques pékinoises, sous la direction de Haozhu Fu de l'Université de Pékin, ont recherché des étoiles hypervéloces (HVS) en commençant par les étoiles RR Lyrae (RRL). Ce sont des étoiles géantes et anciennes, dont la période d'oscillation varie de 0,2 à un jour, que l'on trouve dans le disque épais et le halo de la Voie lactée, et souvent dans les amas globulaires. La Voie lactée contient plus de 150 amas globulaires, dont environ un tiers forme un halo quasi sphérique autour de son centre.
La luminosité intrinsèque de ces galaxies RR (leur énergie totale émise) est relativement bien déterminée grâce à une relation reliant leur période de pulsation, leur magnitude absolue et leur métallicité (l'abondance des éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium, que les astronomes appellent « métaux »). La connaissance de leur énergie absolue émise et de l'énergie reçue sur Terre permet de calculer leur distance à partir de la relation inversement proportionnelle au carré de la distance.
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Une recherche à grande échelle d'étoiles RR Ly
Note de la rédaction : Positions et trajectoires de 20 étoiles hypervéloces, reconstituées à partir des données du satellite Gaia, superposées à une représentation artistique de la Voie lactée. Crédits : ESA (illustration et composition) ; Marchetti et al. 2018 (positions et trajectoires des étoiles) ; NASA/ESA/Hubble (galaxies d'arrière-plan), CC BY-SA 3.0 igo.
Depuis les années 1920, les étoiles hypervéloces constituent un outil précieux permettant aux astronomes d'étudier les propriétés de la Voie lactée, telles que son potentiel gravitationnel et
Toute masse quittant la surface avec cette vitesse initiale
De plus, en retraçant les trajectoires de ces étoiles fugitives, les scientifiques peuvent cartographier le potentiel gravitationnel de la Voie lactée – c'est-à-dire la manière dont les masses interagissent au sein de la galaxie – et notamment la distribution de la matière noire dans le halo, l'immense volume sphérique qui entoure le disque galactique.
Motivés par ces constats, trois astronomes d'institutions scientifiques pékinoises, sous la direction de Haozhu Fu de l'Université de Pékin, ont recherché des étoiles hypervéloces (HVS) en commençant par les étoiles RR Lyrae (RRL). Ce sont des étoiles géantes et anciennes, dont la période d'oscillation varie de 0,2 à un jour, que l'on trouve dans le disque épais et le halo de la Voie lactée, et souvent dans les amas globulaires. La Voie lactée contient plus de 150 amas globulaires, dont environ un tiers forme un halo quasi sphérique autour de son centre.
La luminosité intrinsèque de ces galaxies RR (leur énergie totale émise) est relativement bien déterminée grâce à une relation reliant leur période de pulsation, leur magnitude absolue et leur métallicité (l'abondance des éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium, que les astronomes appellent « métaux »). La connaissance de leur énergie absolue émise et de l'énergie reçue sur Terre permet de calculer leur distance à partir de la relation inversement proportionnelle au carré de la distance.
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Courriel
Un catalogue d'étoiles publié contenait 8 172 étoiles de référence à vitesse radiale (RRL) issues du Sloan Digital Sky Survey, tandis qu'un catalogue étendu en recensait 135 873, dont la métallicité et la distance avaient été estimées par photométrie Gaia (mesures de la luminosité des étoiles observées par le satellite Gaia, lancé par l'Agence spatiale européenne en 2013).
À la recherche d'étoiles de référence à vitesse radiale élevée, les chercheurs ont éliminé la quasi-totalité des étoiles ne présentant pas les propriétés requises, notamment les mesures spectroscopiques fournissant des vitesses radiales (distance par rapport au centre galactique) avec une incertitude suffisamment faible. L'ensemble de données pertinent s'en est trouvé considérablement réduit à 165 étoiles de référence à vitesse radiale élevée.
L'équipe a ensuite analysé la courbe de lumière de chaque étoile, sélectionnant les décalages Doppler de 87 d'entre elles, considérées comme les étoiles à vitesse radiale élevée les plus fiables. (Parmi celles-ci,
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RESUME
Découverte d'étoiles fugitives pour cartographier la matière noire dans la Voie lactée
Une recherche à grande échelle d'étoiles RR Lyrae hypervéloces a permis d'identifier 87 candidates fiables, dont certaines dépassent la vitesse de libération de la Voie lactée. Leur distribution suggère une origine liée à des interactions avec le centre galactique ou les Nuages de Magellan. Le suivi des trajectoires de ces étoiles permet de cartographier le potentiel gravitationnel de la Voie lactée et la distribution de la matière noire dans son halo.
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COMMENTAIEES
Encore une étude de plus pour essayer de finaliser mes preuves de l existance d un grand manteau de halo de matiere noire recouvrant la Voie Lactée
L 'autre point interessant est la d"couverte de ces etoiles de l extreme boerd essay
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More information: Haozhu Fu et al, Search for Distant Hypervelocity Star Candidates Using RR Lyrae Stars, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/ae0c09
Journal information: Astrophysical Jo
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