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Caractérisation d'un sursaut gamma ultra-long et ultra-lointain

GRB 220627A est un sursaut gamma qui a été détecté le 27 juin 2022 deux fois par le télescope Fermi, dans deux épisodes distincts d'émission de rayons γ séparés par presque 1000 s . Son signal de rémanence dans le visible a permis de mesurer son redshift et de montrer qu’il s’agissait d’un seul sursaut gamma, mais ultra-long, en plus d’être ultra-loin… L’étude est parue dans Astronomy&Astrophysics.

L'antimatière tombe vers le bas !

Ca y est ! Après des années de développement, la première expérience d'étude de l'effet de la gravitation sur l'antimatière vient de fournir ses résultats : l'antimatière tombe vers le bas ! Les physiciens de l'expérience ALPHA-g publient leur découverte dans Nature. 

Un halo de matière noire incliné à l'origine de la déformation du disque de la Voie Lactée

Après de nombreuses simulations pour reproduire les observations de l'aspect déformé de notre galaxie qu'avait trouvé le télescope Gaia, une équipe de chercheurs montre que cette déformation et cet évasement très particuliers sont bien reproduits par l'effet d'un halo de matière noire qui serait légèrement décalé par rapport au disque galactique. Ils publient leur étude dans Nature Astronomy.

Du CO2 détecté à la surface de Europe provenant de son océan

Europe, la lune glacée de Jupiter, possède un océan souterrain sous une croûte de glace d'eau. Du dioxyde de carbone solide a déjà été observé à sa surface, mais la source était encore inconnue. Deux équipes ont analysé la surface d'Europe par spectroscopie infrarouge à partir du télescope spatial Webb pour étudier la source de CO2. Les deux équipes arrivent à la même conclusion : le carbone provient de l'océan interne. Les études sont parues dans Science.

Climat changeant sur Saturne à l'approche de l'automne

Une équipe de planétologues a découvert grâce au télescope Webb que la fin de l'été boréal de Saturne subit un refroidissement important. D'énormes flux de gaz à l'échelle planétaire ont visiblement inversé leur direction à l'approche de l'automne saturnien. Ce sont aussi les dernières images du pôle Nord de Saturne avant plusieurs années... L'étude est parue dans Journal of Geophysical Research.

Découverte de 6 destructions explosives de naines blanches par des trous noirs massifs

Un duo d’astrophysiciens américains vient de trouver 6 supernovas de type Ia atypiques. Elles auraient été déclenchées à cause du trop fort rapprochement d’une naine blanche d’un trou noir très massif, mais pas supermassif. Ils publient leur découverte dans The Astrophysical Journal.

Toutes les destructions maréales d’étoiles (TDE, tidal disruption event) connues à ce jour, il y en a 70, impliquent la dislocation d'étoiles « normales », mais des TDE de naines blanches devraient également exister (comme l’avaient montré Luminet et Marck en 1985). Ils avaient montré que lorsqu'une naine blanche est perturbée lors d'une rencontre profonde avec un trou noir, la naine blanche peut être suffisamment comprimée par l’effet de marée pour déclencher une ignition thermonucléaire. Le transitoire observable résultant d’une telle explosion thermonucléaire devrait ressembler à une supernova de type Ia, mais être moins lumineux, étant donné que la dislocation d'une naine blanche par un trou noir n'exige pas forcément qu'elle ait une masse proche de la limite de Chandrasekhar (1,4 masse solaire) comme dans une SN Ia classique.

Et pour qu'une naine blanche soit détruite par l’effet de marée, le trou noir doit avoir une masse inférieure à 10⁵ M_⊙ parce que s’il est plus gros, la courbure de l’espace-temps qu’il produit n’est pas suffisamment forte pour disloquer l’étoile compacte. Dans ce cas, la naine blanche plonge directement dans le trou noir en restant intacte jusqu’à l’horizon des événements. Trouver un TDE Ia implique donc la découverte directe d'un trou noir de masse intermédiaire (de moins de 10⁵ M_⊙).

Sebastian Gomez et Suvi Gezari (Space Telescope Science Institute), ont recherché spécifiquement de tels événements si insaisissables. Ils ont fouillé dans les données d’alerte de la Zwicky Transient Facility en limitant leur recherche aux événements transitoires étant apparus dans des galaxies naines, qui sont les sites les plus probables pour la présence d’un trou noir de masse intermédiaire. Ils ont trouvé un total de six candidats TDE Ia possibles. Parmi ces 6 supernovas, étant toutes apparues entre 2019 et 2021, SN 2020lrt est la candidate TDE Ia la plus probable, d’après eux, grâce à la forte ressemblance de sa courbe de lumière et de son spectre avec les modèles des TDE Ia publiés en 2016 par MacLeod et al. et qui font consensus aujourd’hui. MacLeod et al. avaient montré que la caractéristique qui rend les TDE Ia vraiment uniques par rapport aux autres types de supernovas Ia, c’est leur émission multi-longueur d'onde. Elle inclut en effet à la fois l'émission de rayons X d'un disque d'accrétion et l'émission radio de rémanence d'un jet, des caractéristiques liées à l’interaction avec le trou noir, qui n’existent pas dans les supernovas Ia classiques, et qui devraient être identifiables dans un délai d'environ un mois à un an après la dislocation/explosion. Une étude de suivi avec des télescopes X et radio est ainsi une approche réalisable pour vérifier leur nature.

Lorsqu’ils ont cherché des TDE Ia dans les archives en dehors de la zone des noyaux galactiques, donc dans la périphérie des galaxies, les chercheurs n’ont trouvé aucunes candidates plus robustes que celles qu’ils ont trouvé dans les noyaux galactiques. Ce simple fait fait dire à Gomez et Gezari que les candidats TDE Ia qu’ils ont identifiés sont des naines blanches comprimées par des trous noirs massifs au coeur des galaxies, par opposition aux supernovas Ia classiques qui peuvent se produire n'importe où dans une galaxie.

Parmi les 6 candidates TDE-Ia, deux étaient précédemment classées comme des SN Iax, une comme une SN II, une comme une SN Ib; les deux autres n’ayant pas reçues de classification. La plus probable, SN 2020lrt, est l’une des deux qui avaient été classées comme une SN Iax par Dahiwale & Fremling en 2020. Les SN Iax sont des supernovas très ressemblantes aux SN Ia typique, mais moins lumineuses et avec des vitesses d'éjecta plus faibles, on pense aujourd'hui qu'il pourrait s'agir d'explosions de naines blanches partielles, laissant derrière elles un morceau de la naine blanche. On comprend pourquoi une SN Iax peut être confondue avec un TDE Ia qui peut impliquer une naine blanche de faible masse... 

Gomez et Gezari ont également mesuré la masse stellaire des galaxies naines qui hébergent ces transitoires ressemblant à des supernovas Ia moins puissantes, et ils montrent qu’elles font toutes moins de 10⁹ M_⊙. S'il est confirmé qu'elles abritent bien des trous noirs massifs, elles prouveraient l'existence de trous noirs de masse intermédiaire dans certaines des galaxies de plus faible masse connues.

À ce jour, seule une poignée de trous noirs a été découverte dans la gamme de masse dite intermédiaire, entre 100 et 100 000 masses solaires et leur distribution en dessous de 10⁶ M_⊙ est mal comprise. Optimiser les critères de sélection des transitoires pour rechercher des candidats TDE-Ia dans les études existantes et futures pourrait être le meilleur moyen de découvrir plus trous noirs intermédiaires et permettre leur suivi dans le temps.

Un calcul dynamique effectué en 2022 par le Monte Carlo Cluster Simulator (Tanikawa et al.) suggère que le taux de TDE provenant de trous noirs de masse intermédiaire dans les amas d'étoiles de l'Univers local serait suffisamment élevé pour que le sous-échantillon qui impliquerait des naines blanches avec une explosion thermonucléaire (donc un TDE-Ia) serait détecté à un taux compris entre 100 et 500 par an par le télescope Rubin, dont la première lumière est prévue en 2024…

 

Source

The Search for Thermonuclear Transients from the Tidal Disruption of a White Dwarf by an Intermediate-mass Black Hole

Sebastian Gomez and Suvi Gezari

The Astrophysical Journal, Volume 955, Number 1 (15 september 2023)

https://doi.org/10.3847/1538-4357/acefbc

Illustrations

1. Courbes de lumière et localisation des 6 candidates TDE Ia (Sebastian Gomez and Suvi Gezari)

2. Suvi Gezari

3. Sebastian Gomez

Le lithium du Soleil

Une équipe d’astrophysiciens brésiliens a évalué l'effet combiné de l'âge et de la masse stellaire sur l'abondance du Lithium dans un échantillon de 153 étoiles de type solaire dont 74 nouvelles étoiles. Ils trouvent une incompatibilité avec les modèles stellaires standards. L’étude est publiée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Le cas K2-18 b et sa potentielle biosignature

Tout le monde en parle, le télescope Webb aurait détecté une trace de biosignature dans l'atmosphère de la planète K2-18 b : du sulfure de diméthyl, que seuls du phytoplancton et des bactéries peuvent produire. Voyons un peu plus en détail ce que les chercheurs qui ont fait cette étude disent dans leur article, qui a été accepté pour publication dans The Astrophysical Journal Letters il y a quelques jours... 

Des collisions d'étoiles dans le centre galactique

Une équipe d’astrophysiciens américains a étudié le devenir des étoiles qui entourent le trou noir supermassif au centre de notre galaxie. Ils montrent l’existence de processus de collisions destructrices entre étoiles, mais aussi des collisions qui peuvent produire des fusions stellaires pouvant mener à des étoiles de plus de 10 masses solaires. Ils trouvent également une explication pour les étranges objets G détectés autour de Sgr A*, des objets stellaires enveloppés de poussière et de gaz, qui pourraient résulter de ces collisions stellaires. Leur étude est publiée dans The Astrophysical Journal.

La croissance ralentie des grandes structures de l'Univers résout 2 tensions du modèle ΛCDM (mais en ajoute une nouvelle)

À mesure que l'univers évolue, la relativité générale et le modèle cosmologique standard qui en dérive prédisent que les grandes structures cosmiques doivent croître à un certain rythme : les régions denses comme les amas de galaxies, deviennent plus denses, tandis que les vides deviennent plus vide, à un certain rythme. Mais des chercheurs viennent de trouver que ce rythme de croissance est plus lent que ne le prévoit la théorie. Cela permet de résoudre des tensions existantes sur des paramètres du modèle standard, mais ça en crée une nouvelle et met le modèle standard à nouveau en difficulté. L’étude est publiée dans Physical Review Letters.

Découverte d'une étoile dévorée périodiquement par un trou noir supermassif

Une équipe de chercheurs vient de découvrir une source périodique de rayons X autour d’un trou noir supermassif. Elle ressemble fortement à une destruction d’étoile partielle qui aurait lieu à chaque passage à proximité du trou noir, toutes les quelques semaines. L’étude est publiée dans Nature Astronomy.

50 nouveaux amas globulaires dans la galaxie d'Andromède

Une équipe d’astrophysiciens chinois a déniché 50 nouveaux amas globulaires candidats dans la galaxie d’Andromède (M31) grâce à des algorithmes d’apprentissage appliqués sur des données de Gaia et du Pan-Andromeda Archaeological Survey (PAndAS). Ils publient leur étude dans The Astrophysical Journal.

Sgr A* : un épisode d'activité accrue en 2019

Historiquement, Sgr A* n'est pas le nom du trou noir supermassif de notre galaxie, c'est le nom d'une source radio quasi ponctuelle très variable qui se situe exactement au centre de notre galaxie. Il se trouve qu'elle est induite par la présence de ce fameux trou noir d'un peu plus de 4 millions de masses solaires qui lui a accaparé son nom. Aujourd'hui, une équipe d'astrophysiciens s'est plongée dans des données archivées de la zone de Sgr A*, non pas dans le domaine radio, mais dans le domaine du proche infra-rouge. Ils ont découvert qu'il s'était vraiment passé quelque chose d'atypique en 2019... L'étude est publiée dans The Astrophysical Journal Letters.

L'énigme de l'oxygène de Callisto

L'oxygène moléculaire (O₂) a été détecté dans l'atmosphère de Callisto, satellite de Jupiter, à partir d'observations réalisées sur plus de deux décennies par trois instruments distincts utilisant chacun des techniques de mesure différentes. C’est l'exposition de la surface glacée de Callisto aux ions et aux électrons piégés dans le champ magnétique de Jupiter qui serait à l’origine de ce dioxygène. Mais une équipe de chercheurs américains vient pour la première fois de quantifier ce processus, et il apparaît très insuffisant pour expliquer l’oxygène de Callisto. L’oxygène de Callisto reste donc énigmatique, comme le dit le titre de cette étude parue dans Journal of Geophysical Research : Planets.

Observation d'une ceinture de radiation et d'aurores sur une naine brune

Une équipe d'astrophysiciens espagnols a observé la présence d'une ceinture de radiations et d'aurores autour de et sur une naine brune grâce à des données interférométriques en ondes radio. Cette ceinture de plasma signe l'existence d'un champ magnétique dipolaire, à l'image de ce qu'on connaît sur Jupiter, et elle pourrait avoir pour origine les rejets de particules ionisées d'une petite planète, à l'instar de Io avec Jupiter. L'étude est parue dans Science. 

Non, les trous noirs ne sont pas à l'origine de l'énergie sombre

Le 15 février dernier (épisode 1455), je vous relatais la publication d'une étude ébouriffante qui proposait le grossissement des trous noirs à cause de l'expansion de l'espace-temps, les propulsant alors comme l'origine de l'accélération de l'expansion à grande échelle grâce à cette caractéristique signant leur nature sous-jacente. Faisons donc le point sur cette étude 6 mois plus tard. Deux mois après la publication de Farrah et al., un astrophysicien américain publiait la démonstration observationnelle que ce phénomène (et donc la théorie sous-jacente) était impossible. Il a publié sa contre-étude dans The Astrophysical Journal Letters.