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Des astronomes mesurent la paire de trous noirs supermassifs la plus lourde jamais découverte

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Des astronomes mesurent la paire de trous noirs supermassifs la plus lourde jamais découverte

Les astronomes utilisent les données d'archives de Télescope Gemini Nord Ils ont mesuré un trou noir binaire supermassif situé dans la galaxie elliptique B2 0402+379.

Vue d'artiste d'un trou noir supermassif binaire dans la galaxie elliptique B2 0402+379. Source image : NOIRLab / NSF / AURA / J. daSilva / M. Zamani.

La paire d’objets compacts au centre de B2 0402+379 est le seul trou noir binaire résolu de manière suffisamment détaillée pour voir les deux objets séparément.

Il détient le record de la plus petite distance jamais mesurée directement, à seulement 24 années-lumière.

Bien que cette séparation étroite suggère une forte fusion, une autre étude a révélé que le couple s'est arrêté à cette distance depuis plus de 3 milliards d'années, ce qui soulève la question : ; Qu’est-ce que la perturbation ?

Pour mieux comprendre la dynamique du système et sa fusion bloquée, le professeur Roger Romani de l'Université de Stanford et ses collègues se sont penchés sur les données d'archives de Gemini North. Spectrographe multi-objets Gemini (GMOS), qui leur a permis de déterminer la vitesse des étoiles à proximité des trous noirs.

« L'excellente sensibilité du GMOS nous a permis de cartographier les vitesses croissantes des étoiles lorsque nous regardons le centre galactique. Nous avons ainsi pu en déduire la masse totale des trous noirs », a déclaré le professeur Romani.

Les auteurs estiment que la masse du trou noir est 28 milliards de fois celle du Soleil, qualifiant la paire de trou noir binaire le plus lourd jamais mesuré.

Non seulement cette mesure fournit un contexte précieux pour la formation du système binaire et l’histoire de la galaxie hôte, mais elle conforte la théorie de longue date selon laquelle la masse du trou noir supermassif binaire joue un rôle clé dans la perturbation d’une fusion potentielle.

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« Les archives de données de l'Observatoire international Gemini contiennent une mine d'or de découvertes scientifiques inexploitées », a déclaré le Dr Martin Steele, directeur du programme NSF à l'Observatoire international Gemini.

« Les mesures collectives de cet énorme trou noir binaire sont un exemple frappant de l'impact potentiel de nouvelles recherches explorant ces riches archives. »

Comprendre comment ce duo se forme peut aider à prédire comment et quand il fusionnera, et un ensemble de preuves suggère que le couple se forme à travers plusieurs fusions de galaxies.

La première est que B2 0402+379 est un « amas fossile », ce qui signifie qu’il est le résultat de la fusion d’un certain nombre d’étoiles et de gaz dans un amas de galaxies entier en une seule galaxie massive.

De plus, la présence de deux trous noirs supermassifs, ainsi que leurs grandes masses combinées, suggèrent qu’ils résultent de la fusion de plusieurs trous noirs plus petits provenant de plusieurs galaxies.

Après la fusion des galaxies, les trous noirs supermassifs n’entrent pas en collision frontale. Au lieu de cela, ils commencent à se tirer dessus lorsqu’ils s’installent sur une orbite spécifique.

À chaque passage que vous effectuez, l’énergie est transférée des trous noirs aux étoiles qui les entourent.

Au fur et à mesure qu’ils perdent de l’énergie, la paire se rapproche de plus en plus jusqu’à ce qu’ils ne soient plus qu’à des années-lumière l’un de l’autre, où le rayonnement gravitationnel prend le dessus et ils fusionnent.

Ce processus a été observé directement dans des paires de trous noirs de masse stellaire – le premier cas de ce type jamais enregistré remonte à 2015 via la détection d’ondes gravitationnelles – mais n’a jamais été observé dans un binaire de type supermassif.

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Grâce à de nouvelles connaissances sur la masse extrêmement importante du système, les astronomes ont conclu qu'un nombre exceptionnellement élevé d'étoiles aurait été nécessaire pour ralentir suffisamment l'orbite binaire et les rapprocher à ce point.

Ce faisant, les trous noirs semblent avoir éjecté presque toute la matière dans leur environnement, laissant le noyau galactique dépourvu d’étoiles et de gaz.

Sans plus de matériel disponible pour ralentir davantage l'orbite de la paire, leur fusion s'est arrêtée dans ses phases finales.

Le professeur Romani a déclaré : « Les galaxies contenant des paires de trous noirs plus légers semblent généralement avoir suffisamment d’étoiles et de masse pour rapprocher rapidement les deux. »

« Comme cette paire est si lourde, il aurait fallu beaucoup d'étoiles et de gaz pour faire le travail. Mais le duo a nettoyé la galaxie centrale de cette matière, la laissant inactivée et accessible pour notre étude. »

Il reste à déterminer si les deux hommes surmonteront leur stase et finiront par fusionner sur des échelles de temps de plusieurs millions d’années, ou s’ils continueront pour toujours dans les limbes orbitaux.

S’ils fusionnent, les ondes gravitationnelles qui en résulteront seront 100 millions de fois plus puissantes que celles résultant de la fusion de trous noirs de masse stellaire.

Il est possible que la paire puisse surmonter cette distance finale via une autre fusion de galaxies, ce qui pomperait le système avec du matériel supplémentaire, ou peut-être un troisième trou noir, pour ralentir suffisamment l'orbite de la paire pour la fusion.

Cependant, étant donné le statut de B2 0402+379 en tant qu'amas fossile, une autre fusion galactique est peu probable.

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« Nous sommes impatients de poursuivre les investigations sur le noyau de B2 0402+379, où nous examinerons la quantité de gaz présente », a déclaré Tirth Surti, étudiant de premier cycle à l'Université de Stanford.

« Cela devrait nous permettre de mieux comprendre si les trous noirs supermassifs pourraient éventuellement fusionner ou s'ils resteraient bloqués sous forme binaire. »

le résultats apparaît dans Journal d'astrophysique.

_____

Tirth Surti et autres. 2024. Cinématique centrale et masse du trou noir 4C+37.11. a B c 960, 110 ; est ce que je: 10.3847/1538-4357/ad14fa

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Des planètes comme la Terre et Jupiter pourraient-elles être utilisées comme laboratoires pour aider à résoudre les mystères cosmiques ?

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Des planètes comme la Terre et Jupiter pourraient-elles être utilisées comme laboratoires pour aider à résoudre les mystères cosmiques ?

Les planètes de notre système solaire, comme la Terre et Jupiter, pourraient être utilisées pour détecter les ondes gravitationnelles et mieux comprendre les mystères cosmiques – depuis le tout début de l’univers jusqu’à la matière noire, affirment les scientifiques.

Des chercheurs de l'Institut de physique des hautes énergies de Pékin et de l'Université des sciences et technologies de Hong Kong ont déclaré que les champs magnétiques de ces planètes serviraient d'observatoire géant.

En effet, cela aidera à convertir les ondes gravitationnelles insaisissables en particules lumineuses pouvant être captées par des capteurs spécialement conçus en orbite, a écrit l'équipe dans la revue à comité de lecture Physics Review Letters le mois dernier.

Les ondes gravitationnelles pour les nuls : qu’est-ce que c’est et pourquoi les scientifiques s’en passionnent ?

Ils ont déclaré que cette approche innovante pourrait conduire à l’observation d’ondes gravitationnelles à haute fréquence, probablement produites immédiatement après le Big Bang et impossibles à détecter avec les installations au sol actuelles.

« Nous avons démontré que les planètes proches, comme la Terre et Jupiter, peuvent être utilisées comme laboratoire pour détecter les ondes gravitationnelles à haute fréquence », ont écrit les chercheurs.

Les ondes gravitationnelles sont des ondulations de l’espace-temps provoquées par les processus les plus violents de l’univers. Par exemple, la collision de deux trous noirs en rotation peut libérer une énorme quantité d’énergie gravitationnelle, qui se propage dans toutes les directions s’éloignant de la source.

Ces ondulations cosmiques se déplacent à la vitesse de la lumière et contiennent des informations clés sur leurs origines et la nature de la gravité elle-même.

Alors qu'Albert Einstein avait prédit l'existence d'ondes gravitationnelles, leur détection s'est avérée extrêmement difficile car les ondes n'interagissent pas beaucoup avec la plupart des matières. Ils sont également souvent faibles et ne perturbent l’espace-temps que d’une quantité à peine mesurable.

Le succès de LIGO a stimulé une série de projets en cours et prévus pour rechercher des signaux d'ondes gravitationnelles inférieurs à 10 000 Hz, a déclaré dimanche au Science and Technology Daily, co-auteur de l'étude, Ren Jing, de l'Institut de physique des hautes énergies.

Mais elle a déclaré que la découverte des ondes gravitationnelles à haute fréquence avait une grande valeur scientifique car elles provenaient probablement du début inconnu de l'univers. Cela inclut la fusion de trous noirs primordiaux, donnant naissance aux premières ondes gravitationnelles du monde, et contient des informations clés sur la matière noire.

Les scientifiques ont découvert des moyens d’observer indirectement les ondes gravitationnelles à haute fréquence, notamment celles basées sur ce que l’on appelle l’effet Gertsenstein inverse. Ceci décrit la conversion entre les ondes gravitationnelles et les ondes électromagnétiques en présence d'un champ magnétique externe.

Lorsque la lumière traverse un champ magnétique puissant, elle produit une onde gravitationnelle, et vice versa, selon le physicien russe Mikhaïl Gertsenstein.

Pendant longtemps, cette idée a été considérée comme peu pratique du point de vue expérimental, car le champ magnétique devrait être astronomiquement grand et très largement distribué dans l’espace.

Une équipe chinoise découvre des preuves clés de l'existence d'ondes gravitationnelles de basse fréquence

Dans leur étude, l’équipe chinoise a proposé d’utiliser la Terre et Jupiter comme aimants massifs pour l’effet Gertsenstein inverse.

Le champ magnétique terrestre résulte du mouvement du fer en fusion dans son noyau, qui forme une magnétosphère qui s'étend loin dans l'espace et protège la planète des éruptions solaires et du rayonnement cosmique.

Les chercheurs ont calculé la quantité et les fréquences possibles des particules lumineuses qui seraient produites par les ondes gravitationnelles à haute fréquence traversant les magnétosphères de la Terre et de Jupiter. Ils ont dit que les résultats étaient très encourageants.

L’équipe a également utilisé des sondes scientifiques existantes – notamment le satellite japonais d’astronomie à rayons X Suzaku et le vaisseau spatial Juno de la NASA actuellement en orbite autour de Jupiter – pour montrer qu’elles pourraient avoir effectivement capturé certaines particules lumineuses converties à partir d’ondes gravitationnelles.

« Par rapport à d'autres méthodes de détection, notre approche peut couvrir une large gamme de fréquences d'ondes gravitationnelles. Nous aurons également confiance dans la force du champ magnétique, entre autres avantages », a déclaré Liu Tao, co-auteur de l'Université des sciences de Hong Kong. La technologie a déclaré au journal.

Les chercheurs ont déclaré que l'orbite et la direction de la sonde doivent être soigneusement conçues pour améliorer les résultats de détection.

« [Our study] « Cela devrait être considéré comme un point de départ pour une exploration plus systématique des opportunités offertes par un tel laboratoire naturel », écrivent-ils.

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Éco-îles du Venezuela

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Éco-îles du Venezuela

Cette photo, prise par un astronaute à bord de la Station spatiale internationale, capture le paysage luxuriant et dynamique du sud-est du Venezuela. La chaîne de montagnes Auyán-tepuí, également appelée massif d'Auyán, s'élève à des milliers de pieds au-dessus des environs, projetant des ombres le long de ses bords nord et ouest. Les rivières Caroni et Carao coulent à l'ouest du massif, convergeant près de Canaima et rejoignant finalement le fleuve Orénoque.

tomber à l'intérieur hauts plateaux de GuyaneLes montagnes de table – connues sous le nom de tepuis – ont des pentes verticales abruptes pouvant atteindre 3 000 mètres (10 000 pieds) de hauteur. Auyán-tepuí, l'un des plus grands tepuis, atteint une altitude d'environ 1 524 mètres (5 000 pieds).

En raison de son altitude, les zones sommitales des Tepuis ont un climat plus frais. Ce sont des îles écologiquement uniques, abritant des espèces de plantes et d’animaux que l’on trouve uniquement sur les sommets plats de la crête. La région de Tepui contient certaines des formations géologiques les plus anciennes de la Terre, estimées à plus de 1,7 milliard d'années, ce qui la rend plus ancienne que la Terre. Himalaya Et Appalaches Montagnes combinées.

La petite ville de Canaima apparaît comme une petite tache de couleur claire en haut à gauche de l'image. Les touristes visitant les tepuis atteignent la zone reculée via cette ville. A l'est de la rivière Caroni, Parc national Canaïma Il préserve les cascades, les rivières, les forêts tropicales et la faune sauvage comme les loutres géantes, les jaguars et les oiseaux exotiques. Le long de la rivière Carao, on peut voir des cascades, comme celle de Salto el Sapo, près de Canaema. Zone A Patrimoine mondial de l'UNESCOElle est connue pour son histoire géologique, son grand nombre d’espèces endémiques, sa biodiversité et sa beauté naturelle.

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Photo d'un astronaute ISS070-E-53609 Acquis le 4 janvier 2024 avec un appareil photo numérique Nikon D5 utilisant une focale de 240 mm. Il est fourni par l’installation d’observation de la Terre de l’équipage de la Station spatiale internationale et l’unité des sciences de la Terre et de télédétection du Johnson Space Center. La photo a été prise par l'un des membres Equipage d'expédition 70. L'image a été recadrée et améliorée pour améliorer le contraste, et les éléments de lentille ont été supprimés. le Programme de la Station spatiale internationale Accompagne le laboratoire dans le cadre de Laboratoire national de l'ISS Aider les astronautes à prendre des images de la Terre qui seront d'une grande valeur pour les scientifiques et le public, et rendre ces images librement accessibles sur Internet. Des photos supplémentaires prises par les astronautes et les astronautes peuvent être consultées sur NASA/JSC Portail pour les photographies de la Terre par les astronautes. Commentaire de Sarah Schmidt, GeoControl Systems, contrat JETS II à NASA-JSC.

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Des astronomes découvrent le plus grand trou noir de la Voie lactée : une étude

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Des astronomes découvrent le plus grand trou noir de la Voie lactée : une étude

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Un trou noir stellaire a été identifié dans la Voie Lactée.

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Un trou noir stellaire a été identifié dans la Voie Lactée.

Les astronomes ont identifié le plus grand trou noir stellaire jamais découvert dans la Voie lactée, avec une masse 33 fois supérieure à celle du Soleil, selon une étude publiée mardi.

Pasquale Panozzo, astronome au Centre national de la recherche scientifique de l'Observatoire de Paris, a expliqué à l'AFP que le trou noir, baptisé Gaia BH3, a été découvert « par hasard » à partir des données collectées par la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne.

Gaia, dédiée à la cartographie de la Voie lactée, est située à 2 000 années-lumière de la Terre dans la constellation de l'Aquila.

Grâce à la capacité du télescope Gaia à localiser précisément les étoiles dans le ciel, les astronomes ont pu déterminer leurs orbites et mesurer la masse de l'étoile invisible qui l'accompagne, 33 fois la masse du Soleil.

D'autres observations effectuées à partir de télescopes sur Terre ont confirmé qu'il s'agissait d'un trou noir d'une masse bien supérieure à celle des trous noirs stellaires déjà découverts dans la Voie lactée.

Les astronomes ont découvert le trou noir stellaire le plus massif de notre galaxie, grâce au mouvement d'oscillation qu'il provoque sur une étoile compagne. Cette image d'artiste montre les orbites de l'étoile et du trou noir, appelé Gaia BH3, autour de leur centre de masse commun. Cette oscillation a été mesurée sur plusieurs années par la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne. Des données supplémentaires provenant d'autres télescopes, notamment du Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral au Chili, ont confirmé que la masse de ce trou noir est 33 fois celle de notre Soleil. La composition chimique de l’étoile compagnon indique que le trou noir s’est formé après l’effondrement d’une étoile massive contenant très peu d’éléments lourds, ou métaux, comme le prédit la théorie. Crédit : ISO/L. Calada

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Les astronomes ont découvert le trou noir stellaire le plus massif de notre galaxie, grâce au mouvement d'oscillation qu'il provoque sur une étoile compagne. Cette image d'artiste montre les orbites de l'étoile et du trou noir, appelé Gaia BH3, autour de leur centre de masse commun. Cette oscillation a été mesurée sur plusieurs années par la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne. Des données supplémentaires provenant d'autres télescopes, notamment du Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral au Chili, ont confirmé que la masse de ce trou noir est 33 fois celle de notre Soleil. La composition chimique de l’étoile compagnon indique que le trou noir s’est formé après l’effondrement d’une étoile massive contenant très peu d’éléments lourds, ou métaux, comme le prédit la théorie. Crédit : ISO/L. Calada

« Personne ne s'attendait à trouver un trou noir de grande masse à proximité, et il n'a pas encore été découvert. C'est le genre de découverte que l'on fait une fois dans sa vie de chercheur », a déclaré Panozzo dans un communiqué de presse.

Le trou noir stellaire a été découvert lorsque les scientifiques ont observé un mouvement « oscillatoire » sur l’étoile compagnon sur laquelle il tournait.

« Nous pouvons voir une étoile légèrement plus petite que le Soleil (environ 75 % de sa masse) et plus brillante, en orbite autour d'un compagnon invisible », a déclaré Panozzo.

Les trous noirs stellaires résultent de l’effondrement d’étoiles massives en fin de vie et sont plus petits que les trous noirs supermassifs, dont la composition est encore inconnue.

De telles géantes ont déjà été détectées dans des galaxies lointaines grâce aux ondes gravitationnelles.

« Mais jamais dans notre pays », a déclaré Panozzo.

BH3 est un trou noir « dormant », trop éloigné de son étoile compagne pour le dépouiller de sa matière, et n'émet donc aucun rayon X, ce qui le rend difficile à détecter.

Le télescope Gaia a identifié les deux premiers trous noirs inactifs (Gaia BH1 et Gaia BH2) de la Voie Lactée.

Gaia opère à moins de 1,5 million de kilomètres de la Terre au cours des 10 dernières années et a fourni en 2022 une carte 3D des positions et des mouvements de plus de 1,8 milliard d'étoiles.

Plus d'information:
La découverte d'un trou noir dormant d'une masse de 33 masses solaires dans la mesure astronomique pré-publiée de Gaia, Astronomie et astrophysique (2024). est ce que je: 10.1051/0004-6361/202449763

Informations sur les magazines :
Astronomie et astrophysique


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