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Les trous noirs de taille moyenne mangent des étoiles « comme des petits bébés en désordre », selon une nouvelle étude

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Les trous noirs de taille moyenne mangent des étoiles « comme des petits bébés en désordre », selon une nouvelle étude

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Les restes d’une étoile errante, en orbite autour d’un trou noir. Crédit : Fulya Kiroglu/Northwestern University

S’il existe des trous noirs de masse intermédiaire, ils dévoreraient probablement les étoiles errantes comme un bambin en désordre – en prenant quelques bouchées puis en jetant les restes à travers la galaxie – selon une nouvelle étude dirigée par la Northwestern University.

Dans une nouvelle simulation informatique en 3D, les astrophysiciens ont modélisé des trous noirs de masses variables, puis ont projeté des étoiles (de la taille de notre soleil) devant eux pour voir ce qui pourrait arriver.

Les chercheurs ont découvert que lorsqu’une étoile s’approche d’un trou noir de masse intermédiaire, elle reste initialement bloquée sur l’orbite du trou noir. Ensuite, le trou noir entame son long et violent repas. Chaque fois que l’étoile fait un roulement, le trou noir prend une bouchée, éloignant davantage l’étoile à chaque passage. À la fin, il ne restait plus que le noyau incroyablement dense et déformé de l’étoile.

À ce stade, le trou noir éjecte les restes. Les restes de l’étoile volent en toute sécurité à travers la galaxie.

Non seulement ces nouvelles simulations indiquent les comportements inconnus des trous noirs de masse intermédiaire, mais elles fournissent également aux astronomes de nouveaux indices pour aider enfin à identifier ces géants qui se cachent dans le ciel nocturne.

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« De toute évidence, nous ne pouvons pas observer directement les trous noirs car ils n’émettent pas de lumière », a déclaré Fulya Kyroglu de Northwestern, qui a dirigé l’étude. Nous devons donc plutôt examiner les interactions entre les trous noirs et leur environnement. Nous constatons que les étoiles passent par plusieurs passages avant d’être éjectées. Après chaque passage, elles perdent plus de masse, provoquant un goût de lumière lorsqu’elles sont déchirées. . Chacun brille plus fort que le précédent. , créant une signature qui peut aider les astronomes à le trouver. »

Regardez un trou noir de masse intermédiaire prendre un morceau d’étoile errante, puis vomir les restes de nourriture à travers la galaxie. Crédit : Fulya Kiroglu/Northwestern University

Kiroglu présentera cette recherche lors de la partie virtuelle de la réunion de l’American Physical Society (APS) en avril. Journal astrophysique étude avant publication.

Alors que les astrophysiciens ont prouvé l’existence de trous noirs de masse faible et élevée, les trous noirs de masse intermédiaire sont restés insaisissables. Les trous noirs restants sont formés à partir d’étoiles lors de l’effondrement des supernovae et ont une masse d’environ 3 à 10 fois celle de notre soleil. À l’autre extrémité du spectre se trouvent des trous noirs supermassifs, qui se cachent au centre des galaxies, des millions à des milliards de fois la masse de notre soleil.

S’ils existent, les trous noirs de masse intermédiaire se situeraient quelque part au milieu – 10 à 10 000 fois plus massifs que les trous noirs stellaires restants, mais pas aussi massifs que les trous noirs supermassifs. Bien que ces trous noirs de masse intermédiaire devraient théoriquement exister, les astrophysiciens doivent encore trouver des preuves observationnelles irréfutables.

Une étoile (point orange vif à droite) vole à travers la galaxie après avoir été éjectée d’un trou noir de masse intermédiaire (petit anneau à gauche). Crédit : Fulya Kiroglu/Northwestern University

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« Leur existence fait toujours l’objet de débats », a déclaré Kyroglu. « Les astrophysiciens ont découvert des preuves de son existence, mais ces preuves peuvent souvent être expliquées par d’autres mécanismes. Par exemple, ce qui semble être un trou noir de masse intermédiaire peut en fait être une accrétion de trous noirs de masse stellaire. »

Pour explorer le comportement de ces objets insaisissables, Kiroglu et son équipe ont développé de nouvelles simulations hydrodynamiques. Tout d’abord, ils ont créé un modèle d’étoile composé de nombreuses particules. Ensuite, ils ont envoyé l’étoile vers le trou noir et ont calculé la force gravitationnelle agissant sur les particules à mesure qu’elles s’approchaient de l’étoile.

« Nous pouvons calculer précisément quelle particule est attachée à l’étoile et quelle particule est cassée (ou n’est plus associée à l’étoile) », a déclaré Kiroglu.

Grâce à ces simulations, Kiroglu et son équipe ont découvert que les étoiles peuvent orbiter autour d’un trou noir de masse intermédiaire jusqu’à cinq fois avant d’être finalement éjectées. A chaque passage autour du trou noir, l’étoile perd de plus en plus de sa masse à mesure qu’elle se déchire. Le trou noir expulse alors les débris – se déplaçant à des vitesses vertigineuses – hors de la galaxie. Le motif répétitif créera un spectacle de lumière époustouflant qui aidera les astronomes à identifier les trous noirs de masse intermédiaire et à prouver leur existence.

« C’est incroyable que l’étoile n’ait pas été complètement déchirée », a déclaré Kyroglu. « Certaines étoiles peuvent avoir de la chance et survivre à l’événement. La vitesse d’éjection est si élevée que ces étoiles peuvent être identifiées comme des étoiles à hypervitesse, qui sont observées au centre des galaxies. »

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Ensuite, Kiroglu prévoit de simuler différents types d’étoiles, y compris des étoiles géantes et des étoiles binaires, pour explorer leurs interactions avec les trous noirs.

Plus d’information:
Fulya Kiroglu et al., Perturbations partielles des marées d’étoiles de la séquence principale par des trous noirs de masse intermédiaire, Journal astrophysique (2023).

conférence: avril.aps.org/

Informations sur la revue :
Journal astrophysique


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La sonde européenne « Joyce » s’approche de la Terre et de la Lune en route vers Jupiter – Euractiv

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La sonde européenne « Joyce » s’approche de la Terre et de la Lune en route vers Jupiter – Euractiv

Un vaisseau spatial lancé l’année dernière devrait revenir en orbite autour de la Terre et de la Lune le mois prochain dans le cadre d’une première manœuvre à haut risque au monde alors qu’il traverse le système solaire jusqu’à Jupiter.

La sonde Juice de l’Agence spatiale européenne a été lancée en avril 2023 pour découvrir si les lunes glacées de Jupiter, Ganymède, Callisto et Europe, sont capables d’héberger une vie extraterrestre dans leurs vastes océans cachés.

Le vaisseau spatial sans pilote, qui pèse six tonnes, se trouve actuellement à 10 millions de kilomètres de la Terre.

Mais il reviendra sur la Lune puis sur la Terre les 19 et 20 août, où il utilisera leur poussée gravitationnelle pour fournir du carburant lors de son voyage sinueux de huit ans vers Jupiter.

Le personnel du Centre d’opérations spatiales de l’ESA à Darmstadt, en Allemagne, a commencé cette semaine à préparer cette manœuvre complexe.

Le jus devrait atteindre le système de Jupiter en juillet 2031.

Le voyage empruntera une route panoramique. Le lancement du vaisseau spatial Europa Clipper de la NASA est prévu pour octobre, mais il a battu Joyce d’un an pour atteindre les lunes de Jupiter.

Une route longue et sinueuse

Joyce choisit la route la plus longue, en partie parce que la fusée Ariane 5 utilisée pour lancer la mission n’était pas assez puissante pour lancer une fusée directement sur Jupiter, située à environ 800 millions de kilomètres.

Sans une fusée massive, envoyer Juice directement vers Jupiter nécessiterait 60 tonnes de carburant à bord – et Juice n’en a que trois tonnes, selon l’Agence spatiale européenne.

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« La seule solution est d’utiliser des aides gravitationnelles », a expliqué à l’AFP Arnaud Boutonnais, responsable des analyses de la mission à l’ESA.

En volant à proximité des planètes, les vaisseaux spatiaux peuvent profiter de leur gravité, ce qui peut modifier leur trajectoire, les accélérer ou les ralentir.

De nombreuses autres missions spatiales ont utilisé des planètes pour augmenter la gravité, mais le survol de la Terre et de la Lune le mois prochain sera une « première mondiale », a déclaré l’Agence spatiale européenne.

L’agence a déclaré qu’il s’agirait de la première « manœuvre d’assistance à double gravité » utilisant des poussées provenant de deux mondes successifs.

Juice parcourra 750 kilomètres au-dessus de la Lune le 19 août, avant de passer par notre planète natale le lendemain.

La sonde quittera la Terre à une vitesse de « 3,3 kilomètres par seconde – au lieu de trois kilomètres si on n’avait pas ajouté la Lune », a précisé Boutonnais.

La sonde Goss passant très rapidement à proximité de la Terre et de la Lune, elle en profitera pour prendre des photos et tester nombre de ses instruments.

Sur Terre, certains prendront des photos de la planète. Certains observateurs du ciel chanceux, équipés de télescopes ou de jumelles puissants, pourront peut-être repérer la planète lors de son passage au-dessus de l’Asie du Sud-Est.

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‘Plat à spaghetti’

Cette étape a été soigneusement calculée depuis de nombreuses années, mais ce ne sera pas une promenade de santé.

« Notre objectif est de créer un trou de souris », a confirmé Boutone.

La moindre erreur lors de son orbite autour de la Lune serait aggravée par la gravité terrestre, créant un faible risque que le vaisseau spatial puisse entrer et brûler dans l’atmosphère terrestre.

L’équipe sur Terre surveillera de près le vaisseau spatial et disposera de 12 à 18 heures pour calculer sa trajectoire et l’ajuster si nécessaire, a déclaré Boutonnet.

Il craignait avant tout un scénario dans lequel la quantité de corrections de cap nécessaires effacerait les gains réalisés grâce au double lance-pierre pour le monde, ce qui signifierait qu’ils « feraient tout cela pour rien ».

Si tout se passe bien, Juice se dirigera à nouveau vers l’espace interplanétaire – au moins pendant un petit moment.

Il se dirigera d’abord vers Vénus pour un nouvel élan en 2025.

La sonde s’approchera encore deux fois de la Terre : une fois en 2026, puis une dernière fois en 2029 avant de finalement s’élancer vers Jupiter.

Vient ensuite la partie la plus difficile.

Une fois que Juice aura atteint Jupiter, il utilisera jusqu’à 35 assistances gravitationnelles pour rebondir autour des lunes océaniques de la planète.

Durant cette étape, le trajet de la sonde ressemble à « une véritable assiette de spaghettis », a déclaré Bottonet.

Il a ajouté : « Ce que nous faisons au système Terre-Lune n’est qu’une plaisanterie comparé à lui. »

En savoir plus avec Euractiv

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La mission historique de l’astronaute Polaris Dawn de SpaceX a été reportée à la mi-août

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La mission historique de l’astronaute Polaris Dawn de SpaceX a été reportée à la mi-août

Nous devrons tous attendre encore un peu pour assister au tout premier vol spatial privé.

SpaceX vise désormais la mi-août pour lancer Polaris Dawn, une mission financée par l’homme d’affaires milliardaire Jared Isaacman. Le prochain vol, qui utilisera le vaisseau spatial Crew Dragon et la fusée Falcon 9 de SpaceX, devait décoller au plus tard le 31 juillet.

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Le T. rex était peut-être beaucoup plus lourd et plus long qu’on ne le pensait auparavant – étude

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Le T. rex était peut-être beaucoup plus lourd et plus long qu’on ne le pensait auparavant – étude

Les chercheurs suggèrent que le Tyrannosaurus rex était peut-être 70 % plus lourd qu’on ne le pensait auparavant et 25 % plus long.

Le plus grand T. rex jamais trouvé vivant pourrait être beaucoup plus grand que le plus grand spécimen actuellement connu, puisqu’il pèse environ 15 tonnes au lieu de 8,8 tonnes et mesure 15 mètres de long au lieu de 12 mètres, selon l’étude.

De nombreux dinosaures plus grands appartenant à divers groupes ont été identifiés à partir d’un seul bon spécimen fossile.

Il est donc impossible de savoir si cet animal est un grand ou un petit exemplaire de cette espèce.

Les chercheurs soulignent que déterminer quel dinosaure était le plus grand, sur la base d’une poignée de fossiles, n’a pas beaucoup de sens.

Dans la nouvelle étude, le Dr Jordan Malone du Musée canadien de la nature à Ottawa, au Canada, et le Dr David Hone de l’Université Queen Mary de Londres, ont utilisé la modélisation informatique pour évaluer un groupe de dinosaures T. rex.

Ils ont pris en compte des facteurs tels que la taille de la population, le taux de croissance, la durée de vie moyenne et le caractère incomplet des archives fossiles.

« Notre étude suggère que pour les grands animaux fossiles tels que le T. rex, nous n’avons aucune idée, d’après les archives fossiles, de la taille absolue qu’ils ont pu atteindre », a déclaré le Dr Malone.

« C’est amusant de penser à un T. rex de 15 tonnes, mais les implications sont également intéressantes d’un point de vue biomécanique ou écologique. »

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Le Dr Hohn a déclaré : « Il est important de souligner qu’il ne s’agit pas vraiment du T. rex, qui constitue la base de notre étude, mais que cette question s’applique à tous les dinosaures et à de nombreuses autres espèces fossiles.

« Se disputer sur « qu’est-ce qui est le plus gros ? » en se basant sur quelques squelettes n’a pas vraiment de sens. »

Le T. rex a été choisi pour le modèle car bon nombre de ses détails étaient déjà bien appréciés.

Le modèle est basé sur des modèles de crocodiles vivants, choisis en raison de leur grande taille et de leur relation étroite avec les dinosaures.

Les chercheurs ont découvert que les plus grands fossiles connus de T. rex se situent probablement dans le 99e centile, soit le 1 pour cent supérieur de la taille du corps.

Cependant, ils soulignent que pour trouver un animal parmi les 99,99 pour cent (un tyrannosaure sur dix mille), les scientifiques devraient fouiller des fossiles au rythme actuel pendant encore 1 000 ans.

Les estimations de taille sont basées sur un modèle, mais la découverte de géants d’espèces modernes suggère qu’il devait encore y avoir des dinosaures plus grands.

« Certains des os et morceaux isolés indiquent clairement des individus plus gros que les squelettes dont nous disposons actuellement », a déclaré le Dr Hoon.

Les résultats ont été publiés dans la revue Ecology and Evolution.

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