Mauvaise astronomie | L’étoile S4716 a la plus courte période orbitale connue autour de Sgr A*

Une étoile a été trouvée avec l’orbite la plus courte connue autour de Sgr A*, le trou noir supermassif au centre de notre galaxie : il ne faut que quatre ans pour orbiter une fois autour du mastodonte.

L’étoile, appelée S4716, fait partie d’un amas d’étoiles massives qui n’a été découvert que relativement récemment dans le trou noir au cœur de la Voie lactée. Au fil du temps, au fur et à mesure que ces étoiles se déplacent sur leurs orbites, leurs positions peuvent être mesurées pour déterminer leurs orbites, et à partir de là, les principales caractéristiques du trou noir lui-même peuvent être trouvées.

Vous vous souviendrez peut-être que Sgr A* a fait l’objet d’une récente série d’observations qui ont utilisé des radiotélescopes du monde entier pour imager la matière dans un disque d’accrétion tourbillonnant autour de lui. Ce matériau n’est qu’à environ 60 millions de kilomètres du trou noir – pas beaucoup plus loin que Mercure ne l’est du soleil. Cependant, les étoiles de l’amas le plus proche de l’amas sont à plusieurs milliards de kilomètres et s’étendent sur environ un dixième d’année-lumière, soit environ un billion de kilomètres.

Les étoiles individuelles de l’amas S, comme on l’appelle, sont difficiles à observer pour de nombreuses raisons. L’une est simplement due à leur proximité et à leur distance de la Terre. Même avec nos plus grands télescopes, les étoiles peuvent sembler se chevaucher, ce qui sème la confusion. Il y a aussi beaucoup de poussière tourbillonnant au centre galactique, obscurcissant la vue. C’est pourquoi les astronomes ont tendance à utiliser des télescopes conçus pour voir dans la lumière infrarouge, qui peuvent pénétrer la poussière et nous donner une image plus claire. Même alors, ce genre d’observations est difficile

Pire encore, S2, l’étoile la plus brillante de l’amas, a tendance à inonder la lumière des étoiles proches. Il est donc difficile de trouver des étoiles plus faibles et proches du trou noir.

À l’aide de plusieurs caméras sur les immenses télescopes Keck et Very Large, une équipe d’astronomes a examiné les données recueillies auprès de Sgr A * au cours des deux dernières décennies. [link to paper]† En utilisant des techniques avancées pour nettoyer et affiner les images, ils voient une étoile précédemment inconnue qu’ils appellent S4716 dans des images capturées sur 16 périodes d’observation différentes. Vous pouvez voir que l’étoile se déplace autour du trou noir sur une orbite elliptique décente (avec une excentricité d’environ 0,75 pour vous les geeks de la géométrie) avec une période d’environ 4 ans.

Il passe à 1,5 milliard de kilomètres de Sgr A*, ce qui est assez proche – environ la distance de Saturne au soleil – et se termine à environ 10 milliards de kilomètres, soit environ le double de la distance de Neptune au Soleil. .

Compte tenu de la gravité massive du trou noir, cela signifie qu’à son approche la plus proche, l’étoile se déplace à 28 millions de kilomètres par heure : c’est 2,6 % la vitesse de la lumière† Yégads.

Étonnamment, ce n’est pas l’étoile la plus rapide en orbite autour de Sgr A* ! Une étoile découverte il y a quelques années, appelée S4714, se trouve sur une orbite très elliptique l’accélérant à une vitesse d’environ 85 millions de km/h, soit 8 % de la vitesse de la lumière. L’orbite de cette étoile s’étend très longtemps, l’éloignant beaucoup plus du trou noir, et sa période est de plus de 12 ans. Donc pour l’instant, S4716 détient le record de l’orbite la plus courte et la plus compacte d’une étoile autour de Sgr A*.

S4716 est une grande étoile, environ quatre fois la masse du Soleil et environ 130 fois plus lumineuse ; bonne chose ou il serait impossible de voir. Son orbite dépend de la masse du trou noir et de sa distance, donc en utilisant les anciennes équations du mouvement orbital, ils peuvent calculer la masse de Sgr A* et obtenir une valeur de 4,023 ± 0,087 millions de fois la masse du Soleil, qui est conforme aux mesures précédentes.

Ils peuvent également déterminer la distance au trou noir et constater qu’il se trouve à 26 170 ± 650 années-lumière. Cela concorde également avec les mesures précédentes. C’est bon à savoir. Et ces chiffres sont l’une des raisons pour lesquelles les astronomes aiment voir ces étoiles, car ils peuvent limiter ce que nous savons sur le trou noir.

Le cluster S lui-même est également un mystère. On ne sait pas comment il s’est formé, car le gaz près du trou noir serait trop chauffé pour s’effondrer et former des étoiles massives. Il est probable qu’elles se soient formées plus loin et se soient rapprochées de Sgr A* par le biais de rencontres gravitationnelles rapprochées avec d’autres étoiles, un processus qui ségrégation de masse† Plus il y aura d’étoiles trouvées et analysées dans l’amas, mieux nous comprendrons son histoire.

Ce genre d’observations est à la limite de ce qui peut être fait actuellement. Il est possible que JWST puisse aider ici ; comme un télescope infrarouge, il peut voir au-delà de la poussière et sa vision nette peut aider à séparer le désordre des étoiles tourbillonnant dans le noyau galactique.

Le centre de la Voie lactée est un maelström de gaz, de poussière, d’étoiles, de puissants champs magnétiques et bien sûr un trou noir monstrueux au cœur de tout cela. Mais avec de la persévérance et de la patience, l’ordre est éliminé du chaos.

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