Autour du trou noir supermassif au centre de la Voie lactée - environ 10 000 petits trous noirs

Image du centre de la galaxie, obtenue par l'Observatoire de Chandra avec indication des sources de rayons X thermiques et non thermiques dans la plage de puissance de 2 keV à 8 keV

Selon la prédiction fondamentale de la dynamique stellaire galactique, les trous noirs devraient se déplacer vers le centre de la galaxie et s'y accumuler. Mais à ce jour, les astrophysiciens n'ont aucune preuve réelle que ce processus se déroule réellement dans notre Voie lactée. Le manque de preuves de ce type est un peu gênant, étant donné l'ampleur du phénomène.

Des scientifiques de la Columbia University (USA) avec des collègues de l'Institut des sciences spatiales (Space Science Institute, Colorado) et du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (Massachusetts) ont décidé de combler cette lacune - et ont mené une étude à grande échelle pour trouver des trous noirs près du centre de notre galaxie en utilisant des données de radiographie spatiale Observatoire de Chandra . Au cours des 12 dernières années, Chandra a accumulé 1,4 × 10 ^{6 à} partir des observations du centre de la galaxie à l'aide du spectromètre d'imagerie CCD avancé I (ACIS-I).

Étant donné trop de sources de rayons X au centre de la Voie lactée, telles que la source Strelec A (Sagittaire A, trou noir supermassif) et IRS 13, ainsi que l'émission de gaz chauds, les scientifiques ont limité leur analyse à une zone située à moins de 5 pouces du Sagittaire. Et cela correspond à une distance de projection d'environ 0,2 parsec. Dans l'illustration ci-dessus, les bordures intérieure et extérieure de la région d'observation sont indiquées par des cercles jaunes. La bordure intérieure correspond à la distance de projection de 0,2 pc à partir du centre (8 000 pc), et l'extérieur - 1 pc. L'ellipse violette (7,8 × 3,9 pc) indique les limites du rayonnement X dur enregistré par le télescope NuSTAR en raison de l'émission thermique des polarités intermédiaires. Les sources de rayonnement thermique et non thermique sur la carte sont indiquées par des cercles rouges et bleus. Comme vous pouvez le voir, les sources radio non thermiques sont concentrées principalement entre deux cercles jaunes. Au total, dans la région comprise entre 0,2 et 3,8 pc, 415 sources radio ont été détectées dans la plage de puissance de 2 keV à 8 keV. Après filtrage, 92 sources sont restées, dont 26 à une distance de projection inférieure à 1 parsec du centre.

On sait que la nature «non thermique» du rayonnement est caractéristique des systèmes binaires avec trous noirs, étoiles à neutrons et pulsars.

Les trous noirs simples sont presque impossibles à détecter. Mais si un trou noir a un compagnon sous la forme d'une étoile à neutrons, un tel système se dégage par un rayonnement caractéristique. Après avoir analysé toutes les données recueillies, les chercheurs ont dénombré douze de ces systèmes binaires avec un trou noir dans la région indiquée avec un rayon d'environ trois années-lumière du centre de la Voie lactée.



En général, les systèmes binaires avec un trou noir sont assez rares. La présence d'un si grand nombre de ces systèmes dans une si petite zone signifie que la concentration des trous noirs au centre de la Voie lactée est de plusieurs ordres de grandeur plus élevée que dans d'autres régions, ce qui est parfaitement cohérent avec la prédiction de la dynamique stellaire galactique. A titre de comparaison, seuls cinq trous noirs ont été découverts dans toute notre galaxie avec un diamètre d'environ 100 000 années-lumière. Et ici, sur une petite parcelle de trois années-lumière, il y a 12 systèmes binaires avec des trous noirs à la fois.



Selon la théorie actuelle des trous noirs, étant donné la probabilité de formation de systèmes binaires par rapport aux trous noirs ordinaires, les scientifiques ont estimé le nombre total de trous noirs dans la région de recherche. La présence de 12 systèmes binaires avec BH signifie qu'il y a au total environ 10 000 trous noirs.

Les auteurs de l'étude suggèrent que la disponibilité d'informations sur le nombre et la concentration des trous noirs permettra de compiler de meilleurs modèles pronostiques pour la fusion des BH avec la formation d'ondes gravitationnelles qui atteignent la Terre. Les scientifiques n'ont commencé que récemment à enregistrer la distribution de ces plis de l'espace-temps, prédite par Einstein il y a environ un siècle.

L'article scientifique a été publié le 5 avril 2018 dans la revue Nature (doi: 10.1038 / nature25029, pdf ).