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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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Regardez la lune recouvrir l’étoile géante bleue Spica le 13 juillet

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Regardez la lune recouvrir l’étoile géante bleue Spica le 13 juillet

L’un des événements les plus intéressants de l’astronomie optique, et certainement le plus rapide, se produit lorsque la Lune éclipse une étoile. Le bord de la lune se rapproche, semble appuyer dessus pendant plusieurs secondes, puis l’étoile disparaît soudainement ! Il réapparaît à la même vitesse sur la face cachée de la Lune jusqu’à une heure ou plus plus tard.

Le samedi 13 juillet, toute personne disposant d’un télescope et d’un ciel dégagé devrait se concentrer sur la lune de ce soir-là, juste après son premier quartier (éclairée à 52 %). À ce moment-là, la Lune passera devant l’étoile de première magnitude Cygnus Spongiosa vue d’Amérique du Nord.

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enfin! Les astronautes peuvent désormais boire leur propre urine lors d’une sortie dans l’espace, grâce à un nouvel appareil intelligent

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enfin!  Les astronautes peuvent désormais boire leur propre urine lors d’une sortie dans l’espace, grâce à un nouvel appareil intelligent

Sortir de la Station spatiale internationale (ISS) est déjà un véritable défi sans avoir à se soucier des appels de la nature à mi-chemin d’une sortie dans l’espace. Aujourd’hui, les scientifiques affirment avoir mis au point une nouvelle façon de capturer l’urine des astronautes et de la recycler en eau potable en quelques secondes. minutes.

Pendant des années, lors de sorties dans l’espace autour de la Station spatiale internationale, les astronautes se soulageaient en utilisant des couches jetables à l’intérieur de leurs combinaisons spatiales, connues sous le nom de Des vêtements avec une absorption maximale (MAG). Ces vêtements, conçus pour la première fois en Début des années 1980Il collecte et stocke l’urine, permettant ainsi aux astronautes de « partir » en mouvement. Mais comme les sorties dans l’espace peuvent parfois prendre jusqu’à huit heures, les appareils MAG peuvent mettre les astronautes physiquement mal à l’aise. Risque d’irritation et d’infection cutanée.

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Une nouvelle proposition changerait cela

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Une nouvelle proposition changerait cela

Droit d’auteur : Unsplash/CC0 Domaine public

Les planétologues proposent une nouvelle définition d’une planète pour remplacer celle que de nombreux chercheurs considèrent comme héliocentrique et dépassée. La définition actuelle — élaborée en 2006 par l’Union astronomique internationale (IAU), l’organisation qui donne des noms officiels aux objets dans l’espace — précise que pour qu’un corps céleste soit classé comme planète, il doit orbiter autour du soleil dans notre système solaire. .

Mais les scientifiques savent que les corps célestes en orbite autour d’étoiles en dehors de notre système solaire sont assez courants, et un article de journal paraîtra prochainement. Journal des sciences planétaires Cette proposition appelle à une nouvelle définition de la planète qui ne la limite pas aux frontières de notre système solaire. La proposition introduit également des critères quantitatifs pour clarifier davantage la définition d’une planète. Le document de recherche est actuellement en cours de publication. disponible Sur le arksif Serveur de préimpression.

Jean-Luc Margot, auteur principal de l’article et professeur de sciences de la Terre, des planètes et de l’espace, de physique et d’astronomie à l’Université de Californie à Los Angeles, présentera la nouvelle définition proposée lors de l’Assemblée générale de l’AIU en août 2024.

Selon la définition actuelle, une planète est un corps céleste qui orbite autour du Soleil et qui a une masse suffisamment grande pour le forcer à prendre une forme sphérique, éliminant ainsi les autres corps proches de son orbite autour du Soleil.

« La définition actuelle mentionne spécifiquement les planètes en orbite autour de notre soleil. Nous savons maintenant qu’il existe des milliers de planètes, mais la définition de l’AIU ne s’applique qu’aux planètes de notre système solaire », a déclaré Margot. « Nous proposons une nouvelle définition qui peut être appliquée aux corps célestes en orbite autour de n’importe quelle étoile, reste stellaire ou naine brune. »

Les auteurs affirment que même si l’exigence selon laquelle une planète doit orbiter autour du Soleil est très spécifique, les autres critères de la définition de l’AIU sont trop vagues. Par exemple, la définition dit que la planète « a diminué son orbite » sans préciser ce que cela signifie. La nouvelle définition proposée contient des critères mesurables qui peuvent être appliqués pour identifier les planètes à l’intérieur et à l’extérieur de notre système solaire.

Dans la nouvelle définition, une planète est un corps céleste :

  • Il orbite autour d’une ou plusieurs étoiles, naines brunes ou restes stellaires.
  • Supérieur à 1023 kg et
  • Masse minimale de 13 masses de Jupiter (2,5 x 10)28 kg).

Margot et ses collègues Brett Gladman de l’Université de la Colombie-Britannique et Tony Yang, étudiant au lycée Chaparral de Temecula, en Californie, ont exécuté un algorithme mathématique sur les propriétés des objets de notre système solaire pour voir quels objets se regroupent. L’analyse a révélé des ensembles de caractéristiques distinctes partagées par les planètes de notre système solaire qui peuvent être utilisées comme point de départ pour créer une classification des planètes en général.

Par exemple, si un objet a suffisamment de gravité pour se frayer un chemin en collectant ou en éjectant des objets plus petits à proximité, on dit qu’il est dynamiquement dominant.

« Toutes les planètes de notre système solaire sont dynamiquement dominantes, mais d’autres objets, y compris les planètes naines comme Pluton, qui n’est pas une vraie planète, et les astéroïdes, ne le sont pas. Cette propriété pourrait donc être incluse dans la définition d’une planète », a déclaré Margot. dit.

La condition de dominance dynamique fournit une limite inférieure à la masse. Mais les planètes potentielles pourraient également être trop grandes pour correspondre à la nouvelle définition. Par exemple, certaines planètes gazeuses sont si massives qu’une fusion thermonucléaire du deutérium se produit, et l’objet devient une sous-étoile appelée naine brune et n’est donc pas une planète. Cette limite a été déterminée comme étant la masse de 13 Jupiters ou plus.

D’un autre côté, l’exigence actuelle selon laquelle les planètes doivent être sphériques pose un problème plus important. Les planètes lointaines peuvent rarement être observées avec suffisamment de détails pour déterminer leur forme avec certitude. Les auteurs affirment que l’exigence de forme est si difficile à mettre en œuvre qu’elle est pratiquement inutile à des fins d’identification, même si les planètes sont généralement rondes.

« Le fait d’avoir des définitions liées à la quantité la plus mesurable – la masse – élimine le débat sur la question de savoir si un objet particulier répond au critère », explique Gladman. « C’est une faiblesse de la définition actuelle. »

La bonne nouvelle est que dans le système solaire, il existe des corps célestes de plus de 1021 Il semble que le poids corporel de 10 kg soit rond. Tous les objets répondent donc à la masse minimale proposée de 10 kg23 Le kilogramme devrait être sphérique.

Même si tout changement formel dans la définition d’une planète par l’AIU se produira probablement d’ici quelques années, Margot et ses collègues espèrent que leurs travaux serviront de point de départ à une conversation qui mènera à une définition améliorée.

Plus d’information:
Jean-Luc Margot et al., Critères quantitatifs d’identification des planètes, Journal des sciences planétaires (2024). DOI : 10.3847/PSJ/ad55f3. sur arksif: arxiv.org/abs/2407.07590

Fourni par l’Université de Californie, Los Angeles


la citationLa définition scientifique d’une planète dit qu’elle devrait orbiter autour de notre soleil : une nouvelle proposition changerait cela (11 juillet 2024) Extrait le 11 juillet 2024 de https://phys.org/news/2024-07-scientific-definition-planet- orbite-soleil.html

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