La collision cosmique forge un anneau galactique en rayons X

Anonim

Les astronomes ont utilisé l'Observatoire à rayons X Chandra de la NASA pour découvrir un anneau de trous noirs ou d'étoiles à neutrons dans une galaxie à 300 millions d'années-lumière de la Terre.

Cet anneau, même s'il n'exerce pas de pouvoir sur la Terre du Milieu, peut aider les scientifiques à mieux comprendre ce qui se passe lorsque les galaxies se rencontrent lors d'impacts catastrophiques.

Dans cette nouvelle image composite de la galaxie AM 0644-741 (AM 0644 en abrégé), les rayons X de Chandra (violet) ont été combinés avec les données optiques du télescope spatial Hubble de la NASA (rouge, vert et bleu). Les données de Chandra révèlent la présence de sources de rayons X très brillantes, probablement des systèmes binaires alimentés soit par un trou noir à masse stellaire, soit par une étoile à neutrons, dans un anneau remarquable. Les résultats sont publiés dans un nouvel article dirigé par Anna Wolter de l'INAF-Osservatorio Astronomico di Brera à Milan, en Italie.

D'où vient l'anneau de trous noirs ou d'étoiles à neutrons dans AM 0644? Les astronomes pensent qu'il a été créé lorsqu'une galaxie a été entraînée par une force de gravité dans une autre galaxie. La première galaxie a généré des ondulations dans le gaz de la deuxième galaxie, AM 0644, situé en bas à droite. Ces ondulations ont ensuite produit un anneau de gaz en expansion dans AM 0644 qui a déclenché la naissance de nouvelles étoiles. La première galaxie est peut-être celle située en bas à gauche de l'image.

La plus massive de ces étoiles naissantes mènera des vies courtes - en termes cosmiques - de millions d’années. Après cela, leur combustible nucléaire est dépensé et les étoiles explosent comme des supernovas laissant derrière elles soit des trous noirs avec des masses généralement comprises entre environ cinq à vingt fois celle du Soleil, soit des étoiles à neutrons d’une masse approximativement égale à celle du Soleil.

Certains de ces trous noirs ou étoiles à neutrons ont des étoiles compagnes proches et du gaz siphon provenant de leur partenaire stellaire. Ce gaz tombe vers le trou noir ou l'étoile à neutrons, formant un disque en rotation comme l'eau qui entoure un drain, et devient chauffé par friction. Ce gaz surchauffé produit de grandes quantités de rayons X que Chandra peut détecter.

Alors qu'un anneau de trous noirs ou d'étoiles à neutrons intrigue en soi, il y a plus dans l'histoire de AM 0644. Toutes les sources de rayons X détectées dans l'anneau AM 0644 sont suffisamment lumineuses pour être classées comme sources de rayons X ultralumineuses (ULX). Cette classe d'objets produit des centaines de milliers de fois plus de rayons X que la plupart des systèmes binaires "normaux" dans lesquels une étoile associée est en orbite autour d'une étoile à neutrons ou d'un trou noir. Jusqu'à récemment, la plupart des astronomes pensaient que les ULX contenaient généralement des trous noirs de masse stellaire, avec la présence éventuelle dans certains cas de trous noirs de masse intermédiaire (IMBH) contenant plus de cent fois la masse du Soleil. Cependant, cette pensée a été renversée lorsque quelques ULX dans d'autres galaxies, y compris M82 et M51, ont été trouvées contenir des étoiles à neutrons.

Outre les IMBH, plusieurs autres explications ont été suggérées pour l’émission intense de rayons X des ULX. Ils comprennent une croissance exceptionnellement rapide du trou noir ou de l’étoile à neutrons, ou des effets géométriques résultant de l’entonnancement de matériaux infaillibles le long des lignes de champ magnétique.

L'identité des ULX individuels dans AM 0644 est actuellement inconnue. Ils peuvent être un mélange de trous noirs et d'étoiles à neutrons, et il est également possible qu'ils soient tous des trous noirs ou toutes les étoiles à neutrons.

Toutes les sources de rayons X de l'image ne se trouvent pas dans l'anneau AM 0644. L'une des sources est un trou noir à croissance rapide situé bien derrière la galaxie à une distance de 9, 1 milliards d'années-lumière de la Terre. Une autre source intrigante détectée par Chandra est un trou noir supermassif en croissance situé au centre de la galaxie. Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont également utilisé les observations de Chandra pour étudier six autres galaxies annulaires en plus de AM 0644. Au total, 63 sources ont été détectées dans les sept galaxies et 50 d'entre elles sont des ULX. Les auteurs observent un nombre moyen plus élevé d'ULX par galaxie dans ces galaxies annulaires que dans d'autres types de galaxies. Les galaxies annulaires ont stimulé l'intérêt des astronomes, car elles constituent des bancs d'essai idéaux pour examiner des modèles de formation d'étoiles doubles et comprendre l'origine des ULX.

L'article décrivant l'étude de l'AM 0644 et de ses galaxies à anneaux jumeaux est paru dans le numéro du 10 août 2018 de l' Astrophysical Journal et est disponible en ligne.

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