Gaia détecte un essaim de trous noirs

Palomar 5, un amas stellaire apparemment calme, pourrait abriter un essaim de plus de 100 trous noirs de masse stellaire. S’étendant sur 30 000 années-lumière et situé à 80 000 années-lumière, il offre des indices sur l’évolution des amas stellaires et la formation des courants de marée. Unique par sa structure lâche et son courant de marée de 20 degrés, Palomar 5 contraste avec les amas globulaires denses typiques composés d’étoiles anciennes. Alors que les amas globulaires permettent d’étudier l’histoire de l’Univers et la matière noire, les courants de marée, cartographiés par l’observatoire Gaia, deviennent un sujet central.

Une pierre de Rosette pour comprendre les courants de marée

L’astrophysicien Mark Gieles de l’Université de Barcelone a décrit Palomar 5 comme un cas crucial pour l’étude des courants de marée. Contrairement à la plupart des courants, qui n’ont pas de grappes d’étoiles associées, Palomar 5 combine à la fois une distribution d’étoiles lâche et un courant de marée prominent, en faisant une « pierre de Rosette » pour comprendre comment ces courants se forment.

Pour enquêter, Gieles et son équipe ont réalisé des simulations détaillées à N-corps pour retracer l’évolution de l’amas et expliquer sa structure actuelle. Leurs modèles incluaient des trous noirs, car ces objets sont connus pour influencer la dynamique des amas stellaires en éjectant des étoiles par interactions gravitationnelles.

Les trous noirs pilotent l’évolution de Palomar 5

Les simulations de l’équipe ont révélé que Palomar 5 abrite probablement une population étonnamment large de trous noirs de masse stellaire. Ces trous noirs, chacun ayant environ 20 fois la masse du Soleil, se seraient formés à partir d’explosions de supernova lors de la jeunesse de l’amas. Au fil du temps, les interactions gravitationnelles avec ces trous noirs ont propulsé des étoiles hors de l’amas, formant ainsi son courant de marée.

Fait intéressant, les simulations suggèrent que les trous noirs représentent désormais plus de 20 % de la masse totale de l’amas, avec leur nombre triplant par rapport aux prévisions initiales. Comme les étoiles s’échappent plus facilement que les trous noirs, la proportion de trous noirs a augmenté de manière constante.

Un aperçu de l’avenir des amas stellaires

Les simulations prédisent que Palomar 5 se dissolvera complètement dans environ un milliard d’années, ne laissant que des trous noirs en orbite autour du centre galactique. Cela suggère que le destin de Palomar 5 pourrait ne pas être unique ; d’autres amas globulaires pourraient également se dissoudre en courants de marée au fil du temps. De plus, les amas globulaires pourraient être des sites privilégiés pour étudier les populations de trous noirs, y compris les binaires de trous noirs qui fusionnent, et les troublants trous noirs de masse intermédiaire, entre les catégories de trous noirs stellaires et supermassifs.

Fabio Antonini de l’Université de Cardiff a souligné comment cette recherche éclaire les populations de trous noirs dans les amas stellaires. En étudiant les étoiles éjectées par les trous noirs, les scientifiques peuvent estimer leur nombre. Les trous noirs cachés de Palomar 5 redéfinissent la dynamique des amas et offrent de nouvelles perspectives sur le rôle cosmique des trous noirs.

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Lire l’article original :  Science Alert

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