Des trous noirs «invisibles» de masse intermédiaire peuvent se manifester, «faisant revivre» temporairement des naines blanches volant à une courte distance d'elles. Telle est la conclusion à laquelle sont parvenus les scientifiques qui ont publié un article dans l'Astrophysical Journal.
«Il est extrêmement important de comprendre combien de ces trous noirs existent dans l'univers. La réponse à cette question nous aidera à découvrir les secrets de la naissance des trous noirs supermassifs les plus grands et les plus anciens de l'Univers. Si jamais nous voyons comment les trous noirs «ressuscitent» les naines blanches, nous ferons un grand pas dans cette direction », déclare Christopher Fragile du Kavli Institute for Theoretical Physics à Santa Barbara (USA).
La vie et la mort dans l'espace
Les observations des premières époques de la vie de l'Univers montrent que des trous noirs supermassifs d'une masse de plusieurs milliards de soleils existaient déjà dans les premières galaxies de l'univers, ce qui serait impossible si elles commençaient à croître à partir de «zéro», comme le croyaient les scientifiques plus tôt. Pour cette raison, les astronomes recherchent depuis longtemps des «trous noirs de masse intermédiaire», qui pourraient survenir au cours de l'effondrement direct de la matière et servir de «germes» à la naissance de trous supermassifs.
Aujourd'hui, les astronomes connaissent l'existence de quatre trous noirs de ce type - l'objet X-2 dans la galaxie M82, la source HLX-1 dans la constellation Phoenix, "catapultée" depuis la galaxie ESO 243-49, ainsi que le trou noir NGC2276-3c dans la galaxie NGC2276 et l'objet GCIRS 13E dans la Voie lactée.
De nombreux scientifiques soupçonnent que ces objets ne sont pas en réalité des trous noirs, car leurs découvreurs ne peuvent pas encore mesurer avec précision leur masse et d'autres propriétés physiques. Fragile et ses collègues ont mis au point une technique ingénieuse pour tester les propriétés de tels objets en utilisant des «étoiles mortes».
Les luminaires, de taille similaire au Soleil, ne se transforment pas en trous noirs ou en pulsars dans les derniers stades de leur vie, mais "s'épuisent" progressivement. À leur place, un nuage de gaz chaud et une naine blanche apparaissent - l'ancien noyau super chaud d'une étoile, composé presque entièrement d'hélium et d'éléments plus lourds.
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Il continue de briller en raison de la chaleur résiduelle et de la compression gravitationnelle, mais les réactions thermonucléaires à l'intérieur s'arrêtent complètement, car les températures et les pressions à l'intérieur de la naine blanche sont trop basses pour que les noyaux d'éléments lourds commencent à fusionner les uns avec les autres.
Espace "lazars"
Les naines blanches, comme le note Fragile, apparaissent souvent à proximité de trous noirs au centre des galaxies et dans de grands amas globulaires. En étudiant les conséquences de leur rendez-vous aléatoire, son équipe a découvert une propriété inhabituelle des naines blanches qui pourrait être utilisée pour rechercher des trous noirs de masse intermédiaire.
Le fait est que les trous noirs génèrent des forces de marée qui provoquent l'étirement et la contraction des objets qui les approchent, ce qui devrait augmenter les températures et la densité de la matière à l'intérieur à des dizaines de milliards de degrés Kelvin et plusieurs tonnes par centimètre cube. Dans certains cas, comme l'ont suggéré les scientifiques, cela suffira à relancer les réactions thermonucléaires à l'intérieur de «l'étoile morte».
«Pour que l'intérieur de la naine blanche s'embrase à nouveau, il est nécessaire que le trou noir ait une taille suffisamment« moyenne ». Dans ce cas, les forces de marée se manifesteront sur de grandes distances, mais le trou noir n'avalera pas immédiatement la naine blanche ou ne disparaîtra pas à l'intérieur si sa masse est petite », poursuit l'astrophysicien.
L'étoile «renaître», comme le montrent les calculs des scientifiques, synthétisera de nouveaux éléments différemment des étoiles ordinaires et des supernovae. En particulier, il produira des quantités inhabituellement élevées de nickel-56 et d'autres éléments associés au fer, ce qui leur permettra d'être identifiés de manière unique en observant des supernovae à spectre anormal.
Jusqu'à présent, comme l'admet Fragile, les scientifiques n'ont pas été en mesure de trouver des traces de tels trous noirs et de naines blanches «renaissantes», mais personne ne les a délibérément recherchées dans le passé. Les observations à long terme et l'analyse des données déjà collectées par les télescopes, ainsi que la connexion des observatoires gravitationnels aux recherches de tels objets, a-t-il déclaré, aideront à les trouver dans les années et les décennies à venir.
