Observation d'une étoile à neutrons très massive (pour une étoile à neutrons...)

MSP J0740+6620 est un pulsar milliseconde, une étoile à neutrons qui vit en couple avec une naine blanche. Mais cette étoile à neutrons est aussi l'étoile à neutrons la plus massive que nous ayons pu mesurer avec précision : 2,14 masses solaires, et ce grâce à un effet relativiste induit par sa compagne. Une étude parue dans Nature Astronomy.

Observation de nuages de gaz moléculaires imposants dans le Serpent Cosmique

Les nuages de gaz moléculaire (du dihydrogène : H2) dans les galaxies contemporaines sont des structures de relativement petite taille malgré le nom de ‘nuages moléculaires géants’ qu’on leur donne : entre 15 et 350 années-lumière pour une masse n’excédant pas 10 millions de masses solaires. Observer de tels nuages, qui vont donner naissance à des étoiles, mais dans des galaxies très lointaines est un beau challenge. Un challenge qui vient d’être réussi sur une galaxie éloignée de 8 milliards d’années par une équipe internationale impliquant des astrophysiciens français. Et il ne s’agit pas de n’importe quelle galaxie : le Serpent Cosmique. Une étude parue dans Nature Astronomy.

Un été torride pour la cosmologie

Le problème de la constante de Hubble-Lemaître, le taux d'expansion actuel de l'Univers,  a été exacerbé cet été, et est toujours aussi inextricable, sinon plus qu'avant. Deux nouvelles mesures ont été publiées en juillet, la première avec une méthode déjà connue par la collaboration H0liCOW, qui est venue renforcer les résultats de la collaboration SH0ES (qui trouve une valeur proche de 74 km.s⁻¹.Mpc⁻¹.) mais quelques jours plus tard, une équipe utilisant une toute nouvelle méthode, très différente (et très précise), est elle, arrivée à une valeur plus proche de celle déduite du fond diffus cosmologique par Planck (67,3), avec 69,8 km.s⁻¹.Mpc⁻¹... Et comme l'été n'est pas encore fini, aujourd'hui même, des observations effectuées avec une méthode encore plus innovante, publiées dans Science, viennent à nouveau jeter le trouble en trouvant cette fois une valeur encore plus élevée que celle de SH0ES avec 82,4 km.s⁻¹.Mpc⁻¹...

Des éruptions périodiques de rayons X observées autour d'un trou noir supermassif

Les trous noirs supermassifs peuvent absorber de la matière de manière périodique. Une équipe d’astrophysiciens vient de mettre à jour un tel phénomène avec le cas du trou noir de GSN 069 qui, il y a quelques mois, produisait toutes les 9 heures de fortes émissions de rayons X, signes de son activité répétitive. Une étude parue dans Nature.

Problème élucidé pour les vieux amas globulaires

Pourquoi les jeunes amas globulaires d'étoiles que l'on voit dans le Grand Nuage de Magellan sont très compacts alors que les vieux peuvent avoir aussi bien des coeurs très petits ou bien beaucoup plus grands ? Cette question que se posent les astrophysiciens depuis plusieurs dizaines d'années vient de trouver une réponse grâce à des observations effectuées par des chercheurs italiens avec le télescope spatial Hubble, une découverte publiée hier dans Nature Astronomy.

Francesco Ferraro (Université de Bologne) et ses collègues sont parvenus à démontrer que la diversité en taille qui est observée chez les vieux amas globulaires est déterminée par leur évolution dynamique interne, alors que l'on pensait auparavant, à tort, qu'ils se formaient sous forme très dense et compacte au départ puis subissaient une inéluctable expansion dans le temps. On ne comprenait donc pas pourquoi il pouvait encore exister des vieux amas très denses. 

Les amas globulaires, rappelons-le, sont des groupes de centaines de milliers d'étoiles, parfois un million, qui forment des structures sphériques compactes. Les multiples interactions gravitationnelles entre leurs étoiles en font des systèmes évolutifs, pouvant modifier leur structure dans le temps. C'est ce qu'on appelle l'"évolution dynamique". 

Le Grand Nuage de Magellan, galaxie satellite de la Voie Lactée située à 160 000 années-lumière, possède de nombreux amas globulaires d'un peu tous les âges, ce qui la différencie de notre galaxie, qui elle, arbore des amas globulaires qui sont tous très veux, plus de 10 milliards d'années. La distribution en taille des amas globulaires du Grand Nuage de Magellan est restée un mystère depuis très longtemps. Pour les étudier, Ferraro  et ses collègues se sont focalisés sur une certaine catégorie d'étoiles qu'on appelle des "traînardes bleues", des vieilles étoiles revigorées par une apport de matière qui les fait augmenter sensiblement leur luminosité et augmente leur température de surface, les transformant en géantes bleues. Cela peut arriver lors de collision entre étoiles ou bien par accaparement de matière d'une voisine. 

Etant plus massives que les autres étoiles plus sages de l'amas, les traînardes bleues se concentrent progressivement vers le centre de l'amas globulaire, un peu à l'image d'un phénomène de sédimentation. Ces étoiles deviennent alors d'excellentes "particules gravitationnelles" comme les appellent les astrophysiciens, qui leur permettent de sonder l'intensité de l'évolution dynamique interne dans les amas.

Francesco Ferraro et ses collaborateurs ont sélectionné cinq vieux amas globulaires du même âge (leur âge chronologique : 13 milliards d'années),  mais ayant des tailles de coeur très différentes, dans l'ordre croissant de densité : NGC 1841, Hodge 11, NGC 2257, NGC 1466, et NGC 2210. 

En étudiant comment se répartissent les traînardes bleues, les astronomes italiens parviennent à classer ces amas en termes d'évolution dynamique atteinte et ils arrivent à la conclusion que des amas globulaires ayant le même âge chronologique peuvent avoir un âge dynamique très différent, et c'est uniquement dû au fait qu'ils ont connu une évolution dynamique différente.

Ils montrent que les étoiles massives tendent à se retrouver progressivement vers la région centrale de l'amas, le "coeur" de l'amas globulaire, tandis que les étoiles plus légères peuvent s'en échapper. On assiste alors à ce qui ressemble à une contraction du coeur de l'amas, sur différentes échelles de temps, mais le phénomène va fortement dépendre des conditions initiales et de l'environnement et très peu du temps écoulé.

Une fois compris ce qui se passe avec les vieux amas globulaires et que leur structure est peu dépendante de leur âge réel, Francesco Ferraro et ses collègues tentent de comprendre pourquoi il y a si peu d'amas globulaires jeunes ayant un coeur de grande taille dans le Grand Nuage de Magellan. Ils pensent que ce serait dû au fait que les seuls qui auraient survécus jusqu'à maintenant sont justement ceux qui possèdent un coeur dense, les autres avec un coeur de grande taille auraient été disloqués par les interactions gravitationnelles de la galaxie hôte...

Mais, malgré une meilleure compréhension de l'évolution des amas globulaires dans le Grand Nuage de Magellan, une nouvelle question est posée par les chercheurs : pourquoi les amas globulaires qui se ont formées dans les 3 dernières milliards d'années sont tous des amas de relativement faible masse ? La réponse reste ouverte...

Source

Size diversity of old Large Magellanic Cloud clusters as determined by internal dynamical evolution

Francesco Ferraro et al.

Nature Astronomy (09 September 2019)

https://doi.org/10.1038/s41550-019-0865-1

Illustration

NGC 1466 imagé par Hubble, un des amas globulaires observés dans cette étude. Il est âgé de 13,1 milliards d'années et possède environ 140 000 étoiles (NASA/ESA)

L'émission radio d'un pulsar expliquée par la Relativité Générale

Une équipe internationale menée par un astrophysicien français montre dans une étude publiée cette semaine dans Science un effet relativiste observable directement sur un pulsar : la précession de son axe de rotation, qui est provoquée par l'influence gravitationnelle d'un seconde étoile à neutrons qui l'accompagne. Cet effet permet aux astrophysiciens de mesurer avec précision les caractéristiques du faisceau d'ondes radio du pulsar et du pulsar lui-même.

Mon nouveau roman : Trous Noirs En Eaux Profondes

Trous Noirs En Eaux Profondes est mon quatrième roman scientifique, après Soixante Nanosecondes en 2013, Meurtre au Gran Sasso en 2015 et La Dernière Supernova en 2017. J'aborde avec ce nouveau livre le monde de l'espionnage, lié à celui de la recherche scientifique, deux mondes incompatibles...

Le 10 avril 2019, la collaboration scientifique Event Horizon Telescope montrait au monde entier la première image de la silhouette d'un trou noir jamais obtenue, le trou noir supermassif M87*. Le vaste réseau de radiotélescopes formant l'Event Horizon Telescope avait pourtant été conçu depuis de nombreuses années pour imager non seulement le trou noir supermassif de la galaxie M87 mais aussi, et surtout, celui de notre propre Galaxie, le dénommé Sgr A*. L'absence criante de l'image de Sgr A* à l'issue d'une campagne d'observation exceptionnelle n'est peut être pas aussi évidente que ce qu'ont pu en dire les radioastronomes lors de leurs conférences de presse organisées simultanément sur plusieurs continents... Un événement inattendu, et inavouable, a pu se passer... 

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Découverte d'une source X ultra-lumineuse transitoire dans la galaxie du Feu d'Artifice

La galaxie du Feu d'Artifice (alias NGC 6946) a encore frappé ! Cette galaxie célèbre pour sa richesse en supernovas était observée avec le télescope spatial NuSTAR associé à XMM-Newton pour étudier ses sources X ultra-lumineuses, lorsqu'une nouvelle source X inconnue est apparue non loin du centre de la galaxie, puis a disparu aussi vite qu'elle était apparue. Elle pourrait avoir plusieurs origines... Une étude parue dans The Astrophysical Journal.

Vers une explication de l'origine des filaments radio du centre galactique

Il existe des choses bizarres dans le centre galactique... Parmi elles, il y a ce que les astrophysiciens ont appelé des "filaments radio" : des zones d'émissions radio qui ont une forme très très particulière ressemblant à de longs fils très fins de plusieurs dizaines d'années-lumière de longueur. Aujourd'hui, deux théoriciens russes proposent une explication pour l'apparition de ces filaments, qui seraient liés aux particules émises par des pulsars et des effets magnétiques complexes. Une étude publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Des résidus de supernovas observés comme jamais auparavant

L'observation innovante de trois jeunes résidus de supernovas de type Ia utilisant la spectroscopie optique à haute résolution vient de donner des informations précieuses aux astronomes. L'un des trois spécimens indique que la naine blanche progénitrice avait une masse inférieure à la limite de Chandrasekhar, pourtant reconnue comme le seuil pour pouvoir exploser... L'étude est parue dans Physical Review Letters.

Découverte d'un quasar lointain très atypique avec un trou noir énorme

Une équipe d’astrophysiciens européens et japonais vient de publier des résultats d’observation d’un quasar très anormal : situé à seulement 1,6 milliards d’années après le Big Bang, le trou noir supermassif qui l’anime a déjà une masse de 25 milliards de masses solaires tandis que sa galaxie hôte possède très peu de gaz et très peu d’étoiles : 16 fois moins qu’attendu pour une telle masse. Une étude parue dans The Astrophysical Journal.

D'importantes variations de réflectivité sur Vénus affectent sa météo

La réflectivité des nuages de la haute atmosphère de Vénus subit des variations très importantes, c'est ce qu'une équipe d'astrophysiciens vient de montrer grâce à de multiples observations de Vénus effectuées durant plus de 10 ans. La zone absorbante, toujours d'origine inconnue, produit une variation d’albédo qui influe très fortement sur la météo de Vénus. Une étude parue hier dans The Astronomical Journal. 

Du Fer-60 de supernova trouvé en Antarctique

Des chercheurs allemands ont trouvé un isotope rare du fer, le Fe-60, dans des couches de neige fraîches de l'Antarctique. Cet isotope ne peut avoir été produit que par une (ou plusieurs) supernova récente et indiquant que la Terre est en train de traverser le nuage de poussières de ses résidus. Ils publient leur étude dans Physical Review Letters.

La surface de l’astéroïde Ryugu dévoilée in situ

Les premiers résultats d’analyse du sol de l’astéroïde (162173) Ryugu, exploré par l’atterrisseur européen MASCOT déposé par la sonde japonaise Hayabusa2 viennent d’être publiés. Ils montrent que ce qui apparaît comme l’un des objets les plus sombres du système solaire a une composition très proche des météorites de type chondrites carbonées mais avec deux types de roches très différentes. Une étude à retrouver dans Science aujourd'hui.

Un glitch du pulsar de Vela suivi en direct

Le pulsar de Vela est l'un des pulsars les plus connus, situé à un peu moins de 1000 années-lumière, et l'un des premiers à avoir été découvert, en 1968. Il est ainsi suivi de près depuis plus de 50 ans. Et en 2016, une anomalie dans sa pulsation radio a été observée par le radiotélescope Tasmanien de Mount Pleasant, un "glitch" comme l'appelle les astronomes, une occasion en or pour eux pour étudier ce processus étonnant et pour explorer l'intérieur de cette étoile à neutrons. Une étude parue dans Nature Astronomy.