Hubble découvre un disque mystérieux d'étoiles bleues autour d'un trou noir

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Des astronomes utilisant le télescope spatial Hubble NASA/ESA ont identifié la source d'une lumière mystérieuse bleue entourant un trou noir super massif dans notre galaxie voisine Andromède (M31). Bien que la lumière ait déconcerté les astronomes depuis plus de dix ans, la nouvelle découverte rend l'histoire encore plus mystérieuse.(Image de courtoisie de l'agence européenne spatiale/ télescope spatial Hubble)


Des astronomes utilisant le telescope spatial Hubble NASA/ESA ont identifié la source d'une lumière mystérieuse bleue entourant un trou noir super massif dans notre galaxie voisine Andromède (M31). Bien que la lumière ait déconcerté les astronomes depuis plus de dix ans, la nouvelle découverte rend l'histoire encore plus mystérieuse.

La lumière bleue provient d'un disque de jeunes étoiles chaudes. Ces étoiles tournent autour du trou noir de la même façon que les planètes de notre système solaire circulent autour du soleil. Les astronomes se demandent comment le disque d'étoiles en forme de crêpe peut se former si près d'un trou noir géant. Dans un environnement si hostile, les forces de flux et de reflux du trou noir devraient tailler en pièce la matière, rendant difficile la formation des étoiles à partir du gaz et de la poussière. Les astronomes ont dit que les observations devraient fournir des indices sur les activités dans le coeur des galaxie distantes..

En découvrant le disque d'étoiles, les astronomes ont aussi collecté ce qu'ils disent être des preuves blindées de l'existence du trou noir monstre. Les preuves ont aidé les astronomes à écarter toutes les théories alternatives pour la masse noire dans le coeur de la galaxie Andromède, que les scientifiques suspectaient depuis longtemps d'être un trou noir.

« Voir ces étoiles est comme regarder un magicien sortir un lapin d'un chapeau. Vous savez que cela est arrivé mais vous ne savez pas comment, » a dit Tod Lauer de l'observatoire d'astronomie d'optique national à Tuscon en Arizona. Lui est une équipe d'astronomes, dirigée par Ralf Bender de l'Institut Max Planck de physique extra terrestre à Garching, Allemagne, et John Kormendy de l'université du Texas à Austin, ont fait les observations Hubble. Les résultats de l'équipe seront publiés dans le numéro du 20 septembre 2005 du Journal Astrophysique.

Les investigations Hubble de l'étrange lumière bleue de l'astronome Ivan King de l'université de Washington et de ses collègues ont d'abord repéré l'étrange lumière bleue en 1995 avec le télescope spatial Hubble. Il pensait que la lumière devait venir d'une simple étoile brillante bleue ou peut être plus d'un processus énergétique plus exotique. Trois ans plus tard, Lauer et Sandra Faber de l'université de Santa Cruz ont encore utilisé Hubble pour étudier la lumière bleue. Leurs observations indiquaient que la lumière bleue était un groupe d'étoiles bleues

Maintenant , les nouvelles observations spectroscopiques du Spectrographe d'images du Telescope de l'espace Hubble(STIS) ont révélé que la lumière bleue consiste en plus de 400 étoiles qui se sont formées dans une activité d'explosion il y a environ 200 million d'années. Les étoiles sont comprimées hermétiquement dans un disque de seulement une année lumière de diamètre. Le disque est imbriqué à l'intérieur d'un anneau elliptique d'étoiles plus âgées , plus froides et plus rouges, qui avait été vues dans les précédentes observations de Hubble.

Les astronomes ont aussi utilisé STIS pour mesurer les vélocités de ces étoiles. Ils ont obtenu la vitesse des étoiles en calculant combien leur ondes de lumières sont étirées et compressées tandis qu'elles voyagent autour du trou noir. Sous l'emprise gravitationnelle du trou noir, les étoiles voyagent vraiment rapidement: 3,6 million de kilomètre par heure(1000 kilomètres seconde). Elle se déplacent si vite qu'ils leur faudrait 40 secondes pour faire le tour de la terre et six minutes pour arriver à la Lune. L'étoile la plus rapide complète un orbite en cent ans. Le coeur actif d'Andromède a probablement fait des disques d'étoiles similaire dans le passé et doit continuer à les produire.

"The blue stars in the disk are so short-lived that it is unlikely in the long 12-billion-year history of Andromeda that such a short-lived disk would appear now," Lauer said. "That's why we think that the mechanism that formed this disk of stars probably formed other stellar disks in the past and will trigger them again in the future. We still don't know, however, how such a disk could form in the first place. It still remains an enigma."

« Les étoiles bleues dans le disque ont un temps de vie si limité qu'il est improbable que dans l'histoire d'Andromède longue de 12 milliard d'année, un disque avec un temps de vie si limité apparaitrait aujourd'hui » a dit Lauer. « C'est pourquoi nous pensons que le mécanisme qui a formé ce disque d'étoiles a probablement formé d'autres disques stellaires dans le passé et les déclenchera encore dans le futur. Nous ne savons toujours pas, cependant, comment un tel disque a pu se former en premier lieu. Cela reste toujours une énigme. »

Les astronomes créditent la superbe vision d'Hubble de la découverte du disque » Il n'y a qu'Hubble qui ait la résolution en lumière bleue pour observer le disque », a dit le membre d'équipe Richard Green de l'observatoire d'astronomie optique national de Tuscon. « Il est si petit et si distinct des étoiles rouges tout autour que nous avons été capable de l'utiliser pour sonder le coeur très dynamique d'Andromède. Ces observations ont été prises par les membres de notre équipe qui ont construit STIS. Nous avons conçu son canal visible spécifiquement pour saisir une telle opportunité- pour mesurer la lumière d'étoile plus proche d'un trou noir que dans toute autre galaxie en dehors de la notre. »

"There are compelling reasons to believe that these are supermassive black holes," Kormendy said. "But extreme claims require extraordinarily strong evidence. We have to be sure that these are black holes and not dark clusters of dead stars."

Une preuve solide d'un trou noir monstre en plus de la découverte d'un disque d'étoiles, les astronome ont utilisé ce regard proche unique sur Androméde pour prouver sans ambiguïté que les galaxies hébergent un trou noir central. En 1998, dans des études indépendantes basées à terre , John Kromendy et l'équipe de Dressler Alan et Richtone Douglas ont découvert un objet noir central dans Andromède qu'ils pensaient être un trou noir super massif. C'était le premier cas solide pour ce qui est maintenant 40 détections de trous noirs, la plus part d'entre eux fait par Hubble. Ces observations, cependant, n'ont pas écarté définitivement d'autre alternatives, très exotiques , et probablement moins loin.

Les observations STIS d'Andromède sont si précises que les astronomes ont éliminé toutes les autres possibilités pour ce que pourrait être l'objet central noir. Ils ont aussi calculé que la masse du trou noir est de 140 milliard de soleils, qui est trois fois plus massif que ce que l'on pensait.

Jusque là , les grappe noires ont été définitivement écartées dans seulement deux galaxies, NGC 4258 et notre galaxie, la Voie Lactée. « Ces deux galaxies nous donnent des preuves sans ambiguïté que les trous noirs existent, » a ajouté Kormendy. « Mais tout deux sont des cas spéciaux-NGC 4258 contient un disque d'eau maser que nous observons avec les radios telescope, et notre centre galactique est si près que nous pouvons suivre les orbites stellaires individuelles. Andromède est la première galaxie dans laquelle nous pouvons exclure toutes alternatives exotiques à un trou noir en utilisant Hubble et en utilisant les même techniques par lesquelles nous avons trouvé presque tous les trous noirs super massifs.

« Etudier les trous noirs a toujours été la mission principale d'Hubble, » a dit Kormendy. « Démasquer le trou noir dans Andromède est sans aucun doute une importante part de son héritage. Cela nous rend plus sûrs que les autres objets central noirs détectés dans les galaxies sont aussi des trous noirs. »

« Maintenant que nous avons prouvé que le trou noir est au centre du disque d'étoiles bleues, la formation de ces étoiles devient difficile à comprendre, » a ajouté Bender. « Les gaz susceptibles former les étoiles doivent tourner autour du trou noir si rapidement- et tellement plus rapidement près du trou noir que plus loin- cette formation d'étoiles paraît presque impossible. Mais les étoiles sont là. »

Un coeur actif de la galaxie Le trou noir et le disque d'étoile ne sont pas les seules pièces d'architecture du coeur d'Andromède. Une équipe dirigée par Lauer et Faber ont utilisé Hubble en 1993 pour découvrir que la galaxie semble avoir une double grappe d'étoile à son centre. Cette découverte a été une surprise, parce que deux grappes devraient fusionner en une en seulement quelque centaine de millier d'années. Scott Tremaine de l'université de Princeton a résolu se problème en suggérant que « le double noyau » était en réalité un anneau de vieilles étoiles rouges. L'anneau ressemble à deux grappes d'étoiles parce que les astronomes voyaient seulement les étoiles à la terminaison opposée de l'anneau. L'anneau est à environ cinq années lumière du trou noir et de son disque d'étoiles bleus qui l'entourent. Le disque et l'anneau sont inclinés au même angle vu de la terre, suggérant qu'ils doivent être associés.

Bien que les astronomes soient surpris de trouver un disque bleu d'étoiles tourbillonnant autour d'un trou noir super massif, ils disent aussi que l'architecture déconcertante pourrait ne pas être inhabituelle.

« Les dynamiques à l'intérieur du coeur de cette galaxie voisine pourraient être plus communes que nous le pensons. » a expliqué Lauer. « Notre propre Voie Lactée a apparemment encore des jeunes étoiles proche de son propre trou noir. Il semble improbable que seulement les deux galaxies les plus proches aient cette activité originale. Alors ce comportement ne doit pas être l'exception à la règle. Et nous avons trouvé d'autres galaxies qui ont un noyau double. »


Traduit de :
http://www.sciencedaily.com/releases/2005/09/050921075452.htm

Vous pouvez imprimer et faire circuler tous les articles publiés sur Clearharmony et leur contenu, mais veuillez ne pas omettre d'en citer la source.


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