dimanche 3 septembre 2017

Des étoiles trop jeunes à proximité de Sgr A*


Encore une chose curieuse observée au centre de notre Galaxie. Il s'agit cette fois-ci d'un groupe d'étoiles, qui se trouvent être très jeunes. Trop jeunes... pour être là où elles sont, c'est à dire à très grande proximité du trou noir supermassif Sgr A*...



Maryam Habibi (Max Planck Institute für Extraterrestriesche Physik, Garching) et ses collaborateurs ont étudié la région très centrale de notre galaxie, dans un rayon de 0,04 pc (0,1 année-lumière) autour de Sgr A*. Cette région proche du trou noir supermassif est très peu propice à la formation d'étoiles, c'est pourtant ce qu'observent les astrophysiciens. Ils ont accumulé près de 12 ans d'observations spectroscopiques en infra-rouge de haute résolution (discontinues dans le temps) focalisées sur 8 étoiles orbitant tout près du centre de la Voie Lactée. Ces étoiles sont les plus proches du trou noir et les plus brillantes parmi le groupe d'étoiles appelé les "étoiles S", qui en comporte quelques dizaines (parmi les douze étoiles S les plus proches, S3, S5, S10 et S11 ont été exclues de l'analyse). Les astrophysiciens ont utilisé pour cette observation un spectrographe nommé SINFONI qui est monté sur le VLT (Very Large Telescope) de l'ESO.

Comme dans cette zone, les nuages de gaz ne peuvent pas facilement se condenser pour former des étoiles du fait de l'influence gravitationnelle de Sgr A*, les astronomes ont longtemps pensé que les étoiles proches devaient s'être formées plus loin et s'étaient ensuite rapprochées, tout en pouvant paraître plus jeunes qu'elles ne le sont via des fusions d'étoiles, un échauffement de marée ou un effet de perte d'enveloppe.
Mais Habibi et ses collaborateurs, dont l'article vient d'être accepté pour publication dans The Astrophysical Journalréussissent à déterminer tous les paramètres des étoiles étudiées : leur température (entre 21000 et 28500 K), leur vitesse de rotation intrinsèque (entre 60 et 170 km/s), leur gravité de surface (entre 4,1 et 4,2), et donc leur masse (entre 8 et 14 masses solaires) et finalement leur âge, et là, surprise : toutes les 8 sont âgées de moins de 15 millions d'années, et parmi elles, l'étoile nommée S2 n'a que 6,6 millions d'années... Les astrophysiciens excluent tout phénomène de masquage de leur âge réel. 
Le problème, c'est que l'on ne comprend pas comment des étoiles si jeunes peuvent se retrouver aussi près du trou noir supermassif central de notre galaxie.

Une première idée pour expliquer la présence de ces étoiles était qu'elles auraient fait partie dans le passé de systèmes binaires éloignés du centre galactique, et qui auraient été déstabilisés gravitationnellement, les étoiles du couple étant alors envoyées chacun dans une direction différente, projetant l'une des deux vers le centre de la galaxie où elle pourrait être attrapée dans le champ gravitationnel de Sgr A*. Mais un tel processus prend du temps pour voyager d'un point de la galaxie jusqu'au centre, et certainement trop temps par rapport au jeune âge des étoiles en question...
Donc, les étoiles S ont dû se former à proximité de Sgr A*, peut-être dans un disque de gaz et de poussières qui serait en orbite de Sgr A* à environ 1 parsec (3,26 années-lumière). En naissant à cette distance, elles pourraient ensuite migrer plus près du trou noir. Mais d'après les chercheurs,  même ce processus pourrait se révéler encore trop long vis à vis de la dizaine de millions d'années de ces étoiles...

Maryam Habibi l'a confessé à la revue New Scientist :" Nous sommes face à un paradoxe ici. Nous devons maintenant trouver une nouvelle théorie pour pouvoir répondre à la question de comment ces étoiles aussi jeunes peuvent se trouver là...

Source

Twelve years of spectroscopic monitoring in the Galactic Center: the closest look at S-stars near the black hole
M. Habibi, S. Gillessen, F. Martins, F. Eisenhauer, P. M. Plewa, O.Pfuhl, E. George, J. Dexter, I. Waisberg, T. Ott, S.von Fellenberg, M. Bauboeck, A. Jimenez-Rosales, R. Genzel
Accepté pour publication par The Astrophysical Journal


Illustrations

1) Le centre galactique imagé par le VLT avec l'instrument GRAVITY (ESO
2) Image de la zone centrale de 1 arcseconde x 1 arcseconde (Habibi et al.)

1 commentaire :

Frederic Conrotte a dit…

Dire que c'est des anomalies comme celles-là qui ont amené Einstein à mettre en doute la théorie de Newton :)