Les monstres du Cosmos
(Dessin - D.M.Les émanants)
L’Univers est composé de milliards de galaxies chacune abritant des milliards d’étoiles et de planètes. Parmi ces observations, les astronomes ont découverts des objets célestes phénoménaux dont les trous noirs supermassifs, les étoiles vampires, les hypernovaes, les magnétars, un bestiaire cosmique bien particulier.
Les trous noirs supermassifs et extramassifs
Un trou noir supermassif (en abrégé TNSM est un trou noir dont la masse est de l'ordre d'un million de masse solaire ou plus. Plusieurs type de trous noirs existent : les trous noirs primordiaux, les trous noirs stellaires, les trous noirs intermédiaires et les trous noirs supermassifs. Ces derniers sont les plus massifs et leur masse peut atteindre jusqu'à 21 milliards de masse solaire (celui de la galaxie NGC 4889). Les trous noirs supermassifs se trouvent au centre des galaxies massives et il est généralement accepté dans la communauté scientifique que chaque grosse galaxie arbore de tels objets. Le trou noir supermassif au centre de notre galaxie, la Voie Lactée, correspond à la source Sagittarius A*.
Trous noirs supermassifs au centre des galaxies
Aujourd’hui, de nombreuses observations montrent qu’à peu près toutes les grosses galaxies possèdent un trou noir supermassif en leur centre. C’est par exemple le cas de notre propre galaxie, la Voie lactée. Les observations les plus significatives de la présence d’un tel trou noir dans notre galaxie sont celles du mouvement orbital des étoiles les plus proches du centre galactique, dans la région appelée Sagittarius A*. Le suivi des trajectoires a permis de mesurer directement la masse du trou noir central : 4,2 ± 0,2 millions de masses solaires. En 2002, des astronomes ont suivi l’étoile S2 dans Sagittarius A*, et ont pu montrer qu’elle s’approchait jusqu’à une distance aussi proche que 17 heures-lumière du trou noir central.
Par comparaison avec un trou noir stellaire, la densité moyenne d’un trou noir supermassif peut en fait être très faible (parfois plus faible que celle de l’eau). Cela s’explique par le fait que le rayon de Schwarzschild du trou noir croît corrélativement avec la masse, ce qui induit que la densité décroît selon le carré de la masse : plus le trou noir est grand, plus sa densité moyenne chute, même si sa masse croît sans limite. Autre fait notable, les forces de marées sont négligeables au voisinage de l’horizon des événements d’un trou noir supermassif, car la singularité gravitationnelle centrale en est très éloignée. Ce qui fait qu’un explorateur s’approchant d’un trou noir supermassif ne ressentirait rien de particulier lors du franchissement de son horizon.
La formation des trous noirs supermassifs est encore fortement débattue puisqu’elle se fait certainement sur de grandes échelles de temps, à comparer à la formation d’un trou noir stellaire lors de l’explosion d’une supernova, produite par une étoile massive, comme une étoile Wolf-Rayet.
L’hypothèse la plus simple de la formation des trous noirs supermassifs est évidemment de commencer par un trou noir stellaire qui ensuite accréditera de la matière sur des milliards d’années. Cette hypothèse a cependant de nombreux défauts, parmi lesquels la nécessité d’une très grande densité d’étoiles pour nourrir continuellement le trou noir. Mais surtout, des observations ont montré l’existence de trous noirs supermassifs à très grands décalages vers le rouge, c’est-à-dire au début de l’évolution de l’univers. Ces trous noirs n’ont ainsi pas eu le temps de se former par simple accrétion d’étoiles. Il est possible que la formation de tels trous noirs soit en fait très rapide au début de la vie de l’univers.
Le satellite Chandra a également permis d’observer au centre de la galaxie NGC 6240 deux trous noirs supermassifs en orbite l’un autour de l’autre.
Les étoiles vampires
Existe-t-il une vie après la mort ? Oui, pour certaines naines blanches. Ces cadavres d'étoiles deviennent parfois si lumineux qu'on pourrait les prendre pour de nouvelles étoiles. Au lieu de se refroidir lentement en naines noires, elles brillent jusqu'à 100.000 fois plus qu'auparavant !
Le secret de ce regain d'activité ? Ces étoiles vampirisent leur étoile compagnon. Devenues très denses, elles aspirent sa matière par gravité. Un "disque d'accrétion" se forme alors autour de la défunte et, on s'accumulera sa surface, la matière compressée atteint plus de 100 millions de degrés : suffisant pour déclencher une réaction de fusion nucléaire... et la faire revenir, pour un court instant, à la "vie stellaire". Dans une gigantesque explosion appelée "supernova de type Ia", la naine blanche se transforme alors en étoile à neutrons, un sort normalement réservé aux étoiles bien plus lourdes. Il arrive néanmoins que ce processus échoue. Après l'explosion thermonucléaire, l'étoile reste intacte. On parle alors de "nova".
Obstinée, la naine blanche récidive ses actes de vampirisme ! Aujourd'hui, on connaît une dizaine de ces "novæ récurrentes". Parmi celles qui se sont manifestées récemment : RS Ophiuchi. Depuis sa découverte en 1898, elle a explosé six fois, dont la dernière en 2006. (source : planete)
Des astronomes ont obtenu la meilleure image jamais réalisée d’une étoile qui a perdu la majorité de sa matière au profit d’un compagnon stellaire « vampire ». En combinant la lumière captée par quatre télescopes de l’Observatoire de Paranal de l’ESO, ils ont créé un télescope virtuel de 130 mètres de diamètre avec une « vue » 50 fois plus perçante que celle du télescope spatial NASA/ESA Hubble. De manière surprenante, les nouveaux résultats montrent que le transfert de masse d’une étoile à l’autre dans ce système double est plus doux que prévu. (Source : eso)
Présentés le 25 mai lors d'une réunion de l'American Astronomical Society à Boston, les résultats d’une étude américaine montrent pour la première fois la présence, dans le bulbe de la Voie Lactée, d’étoiles "vampires" qui font une cure de jouvence en absorbant l’énergie de leurs voisines. Appelées "traînards bleus" par les astronomes, ces étoiles cannibales, déjà repérées dans d'autres parties de la Voie Lactée, ont récemment été découvertes dans le bulbe de notre galaxie, une région dense en étoiles et en gaz qui en entoure le centre proprement dit. D’apparence plus jeune, plus chaude et donc plus bleue que leurs voisines, ces étoiles leur voleraient en réalité leur combustible à hydrogène, d’où l’image du vampire aspirant le fluide vital de ses victimes. FacebookTwitter Partager sur Facebook Grâce au télescope spatial Hubble de la Nasa, les astronomes ont observé 180.000 étoiles à l'intérieur et à proximité du bulbe, dont 42 "suspectes" bleues, parmi lesquelles 18 à 37 sont finalement susceptibles d’être des "traînards", vieilles pourtant de 10 à 11 milliards d’années mais conservant l'aspect d'étoiles plus jeunes. "Il y a encore beaucoup de choses que nous ne savons pas sur les "traînards bleus".
Les trouver dans le bulbe représente un nouvel ensemble de contraintes [astrophysiques] qui peuvent nous aider à affiner les modèles de leur formation", conclut Will Clarkson, astronome de l'Université de l'Indiana à Bloomington et de l'Université de Californie à Los Angeles. (source : maxisciences)
Les Magnétars
Vue d'artiste d'un magnétar - io9
Un magnétar (ou une magnétoile selon la dénomination officielle) est une étoile à neutrons disposant d'un champ magnétique extrêmement intense, qui émet des radiations électromagnétiques de haute énergie, comme les rayons X et gamma. Robert Duncan et Christopher Thompson postulèrent leur existence en 1992, et dans la décennie qui suivit elle fut acceptée comme explication plausible pour les sursauteurs gamma mous et les pulsars X anormaux.
Lorsqu'une supernova devient une étoile à neutrons, l'intensité de son champ magnétique croît. Duncan et Thompson calculèrent que celui-ci, normalement déjà de108 teslas, pouvait dépasser dans certaines conditions 1011 teslas (1015 gauss). Une telle étoile magnétique est alors nommée magnétar.
Il est estimé qu'une supernova sur 10 000 donne naissance à un magnétar plutôt qu'à une étoile à neutrons (autre qu'une magnétoile) ou à un pulsar. Les prérequis sont une rotation rapide et un champ magnétique intense avant explosion. Ce champ magnétique serait créé par un générateur électrique utilisant la convection de matière nucléaire durant les dix premières secondes environ de la vie d'une étoile à neutrons. Si cette dernière tourne suffisamment rapidement, les courants de convection deviennent globaux et transfèrent leur énergie au champ magnétique. Lorsque la rotation est trop lente, les courants de convection ne se forment que dans des régions locales.
Des tensions provoquant des tremblements d'étoile se produisent parfois dans les couches externes des magnétars, constituées de plasma d'éléments lourds (principalement de fer). Ces vibrations très énergétiques produisent des bouffées de rayons X et gamma. Une telle étoile est nommée soft gamma repeater (SGR), soit sursauteur gamma mou.
Les magnétars ont un champ magnétique bien supérieur à 10 gigateslas. Ce champ magnétique serait suffisant pour démagnétiser (et donc rendre inutilisable) toutes les cartes de crédit de la Terre depuis une distance égale à la moitié de celle qui la sépare de la Lune, et serait fatal à une distance de 1 000 km. En comparaison, le champ magnétique naturel de la Terre est d'environ 50 microteslas. (source : wikipedia)
les hypernovaes
En astronomie, une hypernova désigne une explosion qui libérerait l'énergie de plus de 100 supernovas, soit environ 1046 joules. Il s'agirait des explosions les plus puissantes de notre Univers depuis le Big Bang.
En astronomie, une hypernova désigne une explosion qui libérerait l'énergie de plus de 100 supernovas, soit environ 1046 joules. Il s'agirait des explosions les plus puissantes de notre Univers depuis le Big Bang. Depuis la fin des années 1990, le terme désigne plus spécifiquement l'effondrement en fin de vie d'une étoileexceptionnellement massive. Ces étoiles sont très rares et il est estimé qu'une hypernova se produit dans la Voie lactée seulement une fois tous les 200 millions d'années.
Dans une hypernova, le cœur de l'étoile s'effondrerait sur lui-même pour former un trou noir, produisant alors deux jets de plasma extrêmement énergétiques émis aux pôles de rotation de l'étoile à une vitesse proche de celle de la lumière. Ces jets émettent d'intenses rayons gamma et pourraient expliquer l'origine des sursauts gamma.
Avant les années 1990, le terme « hypernova » est utilisé occasionnellement pour décrire les explosions hypothétiques extrêmement énergétiques d'étoiles très massives de population III. Il est également utilisé pour décrire d'autres événements extrêmement énergétiques tels que la fusion de trous noirs supermassifs.
En 1998, Bohdan Paczyński suggère un lien entre les sursauts gamma et les jeunes étoiles massives et propose d'utiliser le terme « hypernova » pour la partie visible de ces sursauts gamma. Il affirme également que l'énergie de tels événements pourrait être jusqu'à plusieurs centaines de fois supérieure à celles des supernovas connues. À peu près au même moment, une autre étude, présentant diverses supernovas très lumineuses décrites comme des hypernovas mais pas nécessairement associées à des sursauts gamma, est publiée. Au début des années 2000, d'autres études similaires sont publiées et le terme « hypernova » est peu à peu adopté par la communauté scientifique.
Le 29 mars 2003, une grande quantité de rayons gamma est observée en provenance de la constellation du Lion par le High Energy Transient Explorer (HETE-II). Environ 1 h 30 plus tard, une lumière brillante est détectée dans la même direction par un télescope de l'observatoire de Siding Spring, en Australie, de même qu'au Japon. Un spectre détaillé de cette émission est effectué par le spectromètre du télescope Kueyen de l'observatoire du Cerro Paranal au Chili. Ce nouveau phénomène est alors nommé « hypernova » par des chercheurs de l'Observatoire européen austral.
De nouvelles études sur ces types de supernovas très lumineuses laissent croire que certaines d'entre elles sont dues à des supernovas par production de paires d'étoiles très massives de faible métallicité.
Les théoriciens ont mis au point plusieurs hypothèses pour expliquer la formation d’hypernovas. Parmi ces dernières se retrouve l'explosion d'une étoile très massive en rotation rapide ou baignée dans un champ magnétique puissant. Une autre explication est une collision ou une fusion des deux étoiles d'un système binaire. Malgré l'origine encore mal connue des hypernovas, le résultat est la formation d'un trou noir et la libération d'une très grande quantité d'énergie, principalement sous la forme de rayons gamma.
Une grande variété de modèles sont proposés pour expliquer les hypernovas. Parmi ceux-ci, les modèles de type collapsar et CSM sont les plus acceptés.
Le mot collapsar, abréviation de l'anglais collapsed star (« étoile effondrée » en français), était autrefois utilisé pour désigner le produit final de l'effondrement gravitationnel stellaire, un trou noir stellaire. Le mot est maintenant utilisé pour faire référence à un modèle spécifique pour l'effondrement d'une étoile en rotation rapide. Le modèle collapsar est un type d'hypernova qui produit un objet gravitationnellement effondré, ou tout simplement un trou noir. Lorsque l'effondrement du noyau se produit dans une étoile suffisamment massive, l'énergie de l'explosion est insuffisante pour expulser les couches externes de l'étoile.
(source : wikipedia)
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