Les trous noirs insaisissables de masse intermédiaire mordent dans les étoiles et en expulsent le contenu
Les spécialistes de l’espace estiment qu’il est possible que des trous noirs de masse intermédiaire existent. Il s’agit de trous noirs capables de consommer certaines des étoiles errantes et d’en éjecter les restes dans toute la galaxie.
Différents trous noirs
Il y a plusieurs types de trous noirs. L’un d’entre eux se forme lors de l’implosion d’une supernova, qui donne naissance à un trou noir résiduel stellaire d’une masse d’environ 3 à 10 fois celle de notre soleil. À l’opposé, on trouve les trous noirs supermassifs, qui résident au cœur des galaxies et peuvent être des millions, voire des milliards de fois plus massifs que notre Soleil. Les trous noirs de masse intermédiaire se situeraient entre les deux, avec une masse de 10 à 10 000 fois supérieure à celle des trous noirs de restes stellaires, mais bien moins massive que celle des trous noirs supermassifs.
Malgré l’absence de preuves concrètes de l’existence de trous noirs de masse intermédiaire, les scientifiques ont utilisé de nouvelles simulations informatiques en 3D pour créer des modèles du comportement de ces trous noirs lorsqu’ils se trouvent à proximité d’étoiles voisines. Cette analyse sera utile pour identifier les trous noirs de masse intermédiaire.
Au cours des simulations informatiques, des trous noirs de différentes tailles ont été examinés afin de déterminer s’ils étaient susceptibles de projeter des étoiles d’une taille similaire à celle de notre soleil. Les résultats ont montré que lorsqu’une étoile est soumise à l’attraction gravitationnelle d’un trou noir de masse intermédiaire, elle est d’abord piégée dans l’orbite du trou noir.
Trou noir ingérant une étoile
Par la suite, le trou noir entame la procédure d’ingestion de l’étoile. Au fur et à mesure que l’étoile accomplit ses orbites autour du trou noir, ce dernier capture progressivement une partie de sa substance, ce que les chercheurs comparent à une consommation de l’étoile à chaque passage. Au final, il ne reste que le noyau déformé et exceptionnellement dense de l’étoile. À ce stade, le trou noir expulse les restes, et le noyau restant de l’étoile est propulsé dans la galaxie.
Les scientifiques de la Northwestern University ont en outre découvert que les étoiles pouvaient tourner jusqu’à cinq fois autour d’un trou noir, perdant de la masse à chaque orbite avant d’être expulsées dans la galaxie. À mesure que l’étoile perd de la masse, elle devient plus brillante, ce qui se traduit par un signal de clignotement. Les astronomes pourraient utiliser ce signal pour détecter des trous noirs de masse intermédiaire.
Selon Fulya Kıroğlu, le chercheur principal, les trous noirs n’émettant pas de lumière, ils ne peuvent pas être observés directement. Les chercheurs doivent donc se concentrer sur les interactions entre les trous noirs et leur voisinage. L’équipe a découvert que les étoiles effectuent plusieurs orbites autour du trou noir avant d’être expulsées, perdant de la masse à chaque rotation et générant une explosion de lumière lorsqu’elles sont déchirées. Chaque explosion étant plus lumineuse que la précédente, cela crée un modèle distinct que les astronomes peuvent utiliser pour localiser les trous noirs de masse intermédiaire.
Les découvertes ont été exposées lors de la réunion d’avril 2023 de l’American Physical Society (APS), avec une présentation intitulée “Tidal disruption events of stars by intermediate-mass black holes” (perturbations d’étoiles dues aux effets de marée provoqués par des trous noirs de masse intermédiaire).
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Lire la suite : Comment les trous noirs supermassifs avides de carburant se nourrissent de gaz intergalactique.
