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L’énorme trou noir de la Voie lactée a-t-il tué tous les géants rouges qui l’entouraient?

Paul M. Sutter est astrophysicien à SUNY Stony Brook et le Flatiron Institute, hôte de Demandez à un Spaceman et Radio spatiale, et auteur de Comment mourir dans l’espace. Il a contribué cet article à 45secondes.fr’s Voix d’experts: opinions et idées.

À partir des années 1990, les astronomes ont remarqué un manque inquiétant de étoiles géantes rouges au centre de la Voie lactée.

Les théories abondaient pour expliquer l’absence, et maintenant une nouvelle théorie propose quelque chose de vraiment effrayant: un jet massif lancé depuis le supermassif de notre galaxie trou noir détruit tous les géants rouges qui ont erré sur son chemin.

Notre galaxie de la Voie lactée: guide du voyageur

Ne pas voir de rouge

En 1990, l’astronome Kris Skellgren a observé un manque significatif de monoxyde de carbone (CO) dans la lumière des étoiles proches du centre galactique. Le CO se trouve le plus souvent dans les atmosphères supérieures de la géante rouge étoiles. Depuis lors, des observations plus détaillées ont commencé à examiner des étoiles individuelles, et le même problème est resté: il y a environ 1000 étoiles géantes rouges manquantes dans le centre galactique.

La scène géante rouge est la toute dernière phase de la vie d’une étoile semblable au soleil. Quand ces étoiles cessent de fusionner de l’hydrogène dans leur noyau, elles gonflent et deviennent rouges, devenant ainsi des géantes rouges. Ces géants se retrouvent tout au long du disque de la Voie lactée. Nous avons même un groupe de voisins proches, y compris Bételgeuse, qui est à seulement 646 années-lumière.

Alors, pourquoi le centre de notre galaxie manque-t-il autant de géantes rouges? Au fil des ans, les astronomes ont proposé un tas d’idées intelligentes. La plupart de ces idées intelligentes sont centrées sur Sagittaire A *, le trou noir supermassif assis à notre centre galactique. Ce trou noir est massif, pesant plus de 4,5 millions de fois la masse du soleil, et est naturellement le grand tyran dans cette partie du voisinage galactique.

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Avec cette masse, le Sagittaire A * peut faire tous les ravages qu’il souhaite, y compris perturber la population normale de géants rouges. Par exemple, avec son extrême gravité, le Sagittaire A * peut déchirer des étoiles. Donc, si une géante rouge erre trop près, elle se déchire en lambeaux.

Ou peut-être que des étoiles géantes rouges entrent en collision avec d’autres restes près du centre galactique. Le repaire du Sagittaire A * est jonché des os d’innombrables étoiles, toutes emballées ensemble dans un volume relativement petit, les géants rouges doivent donc naviguer avec précaution.

Dans un autre scénario pour expliquer leur absence, des trous noirs plus petits (ou d’autres objets massifs) peuvent être pris dans le piège gravitationnel du Sagittaire A *. Lorsqu’elles tombent vers l’intérieur, elles peuvent expulser des objets plus petits (et par rapport aux trous noirs, les géantes rouges sont en effet «plus petites») hors de la région centrale.

Images: Trous noirs de l’univers

La zone de souffle

Mais aucun de ces scénarios n’est entièrement satisfaisant. Pourquoi ces processus devraient-ils avoir tendance à éliminer les géantes rouges et non les petites étoiles? En réponse, une équipe d’astronomes a proposé quelque chose de nouveau: un rayon mortel tueur.

Je n’invente pas ça, comme tu peux le voir dans leur papier, qui a récemment été publié dans le journal de pré-impression arXiv.

Des trous noirs supermassifs comme le Sagittaire A * peuvent se lancer jets massifs de rayonnement et de particules à haute énergie. Les jets ne sont pas éjectés par les trous noirs eux-mêmes – les trous noirs ne sont pas capables d’émettre même un seul photon, encore moins un jet gigantesque – mais par le gaz et la poussière qui tourbillonnent autour d’eux sous la forme d’un disque d’accrétion. Ces disques hébergent des champs électriques et magnétiques intenses (ils font également partie des objets les plus brillants de l’univers entier), et ces champs peuvent forcer les particules à circuler autour du trou noir et à monter en jets.

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Ces jets sont vraiment formidables. Lorsqu’un trou noir géant se nourrit activement de nouveau matériau, il peut lancer des jets qui atteignent des dizaines de milliers d’années-lumière, évacuant complètement leurs galaxies hôtes.

Notre propre Sagittaire A * a peut-être eu un tel épisode au cours des derniers millions d’années, comme en témoigne le soi-disant Bulles de Fermi. Ces bulles sont des régions minces mais vastes de particules de haute énergie qui brillent dans les rayons gamma (d’où leur nom, puisqu’elles ont été détectées pour la première fois par le télescope spatial Fermi Gamma de la NASA). Les astronomes pensent que ces bulles ont été formées par un événement d’écoulement de jet intense provenant du Sagittaire A *.

Et si vous étiez une étoile géante rouge qui se trouvait sur le chemin de ce jet, ce serait une mauvaise nouvelle pour vous.

Un nouvel espoir

La physique ici est relativement simple. Les géants rouges sont grands, mais leurs atmosphères sont relativement peu attachées aux étoiles. Les jets lancés par des trous noirs supermassifs contiennent des flux de particules se déplaçant près de la vitesse de la lumière.

Quand une géante rouge croise la trajectoire d’un jet, le jet est capable de dépouiller les couches externes de l’atmosphère de l’étoile, laissant derrière lui une enveloppe brûlée – une cendre relative par rapport à l’étoile glorieuse qu’il était autrefois.

Répété encore et encore, le jet pourrait éliminer des géants rouges près du Sagittaire A *. Combiné avec d’autres processus, comme la collision occasionnelle de trou noir géant rouge (qui serait spectaculaire à regarder mais tuer la géante rouge), la perturbation des marées des géantes rouges (où l’étoile est déchirée par l’extrême gravité du trou noir supermassif ), et des géantes rouges plongeant à travers le disque d’accrétion (ce qui n’est pas du tout confortable), cela pourrait expliquer le manque d’étoiles géantes rouges au centre de la galaxie.

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Mais actuellement, le Sagittaire A * ne se nourrit pas. Il n’a pas de jet puissant. Il ne forme pas activement de bulles. L’événement qui a conduit aux Bulles de Fermi est en toute sécurité dans le passé. Il se peut que le dernier grand épisode de formation de jets ait tué des géants rouges proches, mais cela n’empêchera peut-être pas de nouveaux géants de se former.

Peut-être que si nous attendons quelques millions d’années – et que le Sagittaire A * reste endormi – nous pourrions récupérer la population de géants du centre.

Lire la suite: « Manque de géants rouge vif dans le centre galactique: une empreinte digitale de son état autrefois actif?« 

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