Les astronomes ont fait une découverte révolutionnaire : une étoile binaire orbite dangereusement près du trou noir supermassif au centre de la Voie lactée. La paire d’étoiles a temporairement prospéré dans un environnement d’immense gravité. La paire d’étoiles, nommée D9, nous donne un rare aperçu de la façon dont le système a survécu ou même s’est formé dans des conditions aussi extrêmes.

Cette image montre la position de l'étoile binaire D9 récemment découverte, qui orbite autour de Sagittaire A*, le trou noir supermassif au centre de la Voie Lactée. Il s’agit de la première paire d’étoiles découverte jusqu’à présent à proximité d’un trou noir supermassif. La coupe montre un système d'étoiles binaires détecté par le spectrographe SINFONI sur le Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral. Bien que les deux étoiles ne puissent pas être résolues sur cette image, les spectres capturés par SINFONI au cours des dernières années ont révélé la nature binaire de D9. Les spectres montrent que la lumière de l’hydrogène gazeux entourant D9 oscille périodiquement vers les longueurs d’onde rouge et bleue lorsque les deux étoiles tournent autour l’une de l’autre. Source : ESO/F. Peißkeretal.

Une équipe internationale de chercheurs a découvert un système d'étoiles binaires près de Sagittarius A*, le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée. C’est la première fois qu’une paire d’étoiles est découverte aussi près d’un trou noir supermassif. La découverte, réalisée à partir des données du Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral (VLT de l'ESO), révèle comment les étoiles survivent sous une gravité extrême. Cela ouvre également de nouvelles possibilités pour détecter des planètes proches de Sagittarius A*.

Florian Peißker, chercheur à l'Université de Cologne en Allemagne et premier auteur de l'étude publiée dans Nature Communications le 17 décembre, explique : « Les trous noirs ne sont pas aussi destructeurs qu'on le pensait. Les étoiles binaires - une paire d'étoiles en orbite l'une autour de l'autre - sont courantes dans tout l'univers.

La nouvelle découverte montre que certaines étoiles binaires peuvent prospérer brièvement même dans des conditions destructrices. L'étoile binaire nouvellement découverte, connue sous le nom de D9, a été découverte au moment idéal : on estime qu'elle n'a que 2,7 millions d'années, et la puissante gravité d'un trou noir proche pourrait la faire fusionner en une étoile en seulement 1 million d'années, un laps de temps très court pour un système aussi jeune.

"Cela fournit une brève fenêtre sur les échelles de temps cosmiques pour observer un tel système binaire - et nous avons réussi !" explique Emma Bordier, co-auteur de l'article et chercheuse à l'Université de Cologne qui a étudié à l'Observatoire européen austral.

D9 est la première paire d'étoiles jamais découverte près de Sagittarius A*, le trou noir supermassif au centre de la Voie Lactée. Cette image montre les raies d'émission d'hydrogène cartographiées par l'instrument SINFONI sur le Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral. Au fil des années, on a constaté que les raies d'émission autour de D9 oscillaient périodiquement vers les bandes rouges et bleues, révélant que D9 était en réalité deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre. Source de l'image : ESO/F.Peißkeretal.

Pendant des années, les scientifiques ont pensé que les conditions extrêmes à proximité des trous noirs supermassifs entravent la formation de nouvelles étoiles. La découverte de plusieurs jeunes étoiles à proximité de Sagittarius A* renverse cette hypothèse. Aujourd’hui, la découverte de cette jeune étoile binaire montre que même des paires d’étoiles peuvent se former dans ces conditions difficiles. Le co-auteur Michal Zajaček, chercheur à l'Université Masaryk et à l'Université de Cologne en République tchèque, a expliqué : « Le système D9 montre des signes évidents de gaz et de poussière entourant l'étoile, ce qui suggère qu'il pourrait s'agir d'un très jeune système stellaire qui doit s'être formé près d'un trou noir supermassif. »

Cette animation montre comment deux étoiles du système stellaire D9 tournent autour l'une de l'autre, entourées de nuages ​​de gaz et de poussière. La ligne bleue montre l'orbite du système d'étoiles binaires autour de Sagittaire A*, le trou noir supermassif au centre de la Voie Lactée. D9 est la première étoile binaire jamais découverte à proximité d'un trou noir supermassif. Sa formation et sa survie dans des environnements aussi extrêmes signifient que les trous noirs ne sont pas aussi destructeurs qu’on le pensait. Source de l'image : ESO/M. Kornmesser

Le binaire nouvellement découvert a été découvert dans un amas dense d’étoiles et d’autres objets en orbite autour du Sagittaire A*, connu sous le nom d’amas S. Les objets les plus mystérieux de cet amas sont les objets G, qui se comportent comme des étoiles mais ressemblent à des nuages ​​de gaz et de poussière.

C’est lors de l’observation de ces objets mystérieux que l’équipe de recherche a découvert une tendance surprenante dans l’amas D9. Les données obtenues avec l'instrument ERIS du VLT, combinées aux données d'archives de l'instrument SINFONI, ont découvert des changements répétés dans la vitesse des étoiles, indiquant que D9 est en réalité deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre. "Je pensais que mon analyse était erronée", a déclaré Peißker, "mais le modèle spectral couvre une période d'environ 15 ans et il est clair que cette détection est bien la première étoile binaire observée dans l'amas S."

Cette animation montre D9, la première paire d'étoiles jamais découverte près de Sagittarius A*, le trou noir supermassif au centre de la Voie Lactée. Nous effectuons un zoom avant et arrière sur le trou noir et les étoiles uniques qui gravitent autour de lui, puis nous nous rapprochons de D9, le premier système stellaire binaire découvert à proximité d'un trou noir.

Les résultats de la recherche révèlent la nature du mystérieux corps céleste G. L’équipe de recherche a suggéré qu’il pourrait s’agir en réalité d’une combinaison d’étoiles binaires qui n’ont pas encore fusionné et de restes d’étoiles binaires qui ont fusionné.

La nature exacte des nombreux objets en orbite autour de Sagittaire A* et la manière dont ils se sont formés si près du trou noir supermassif reste un mystère. Mais bientôt, la version améliorée GRAVITY+ de l’interféromètre VLT et l’instrument METIS du très grand télescope (ELT) de l’Observatoire européen austral (ESO) en construction au Chili vont changer cette situation. Les deux ensembles d'équipements permettront à l'équipe de mener des observations plus détaillées du centre galactique, révélant la nature des objets connus et découvrant sans aucun doute davantage de binaires et de systèmes jeunes. "Notre découverte nous permet de spéculer sur l'existence de planètes, puisque ces planètes se forment généralement autour de jeunes étoiles. Ce n'est qu'une question de temps avant qu'une planète soit découverte au centre de la Voie lactée", conclut Peißker.

Le Laser Guide Star (LGS) est lancé depuis le télescope Yeppen de 8,2 mètres du VLT et vise le centre galactique, le centre de la partie la plus brillante de la Voie lactée. Le faisceau laser fait partie du système d'optique adaptative du VLT. Il a créé une étoile artificielle à une altitude de 90 kilomètres dans la mésosphère terrestre. Cette étoile a servi de référence pour corriger l’image et le spectre afin de supprimer les effets de flou de l’atmosphère. Source de l'image : G.Hüdepohl(atacamaphoto.com)/ESOCette image montre l'emplacement du champ de vision du Sagittaire A* - le trou noir est entouré en rouge et se situe dans la constellation du Sagittaire (Sagittaire). Cette image montre la plupart des étoiles visibles à l'oeil nu dans de bonnes conditions. Source de l'image : ESO, IAU et Sky&Telescope

DOI:10.1038/s41467-024-54748-3

Compilé à partir de /ScitechDaily