Amas 1 étoile de Westerlund. Crédit d'image: Chandra. Cliquez pour agrandir.
Une étoile très massive s'est effondrée pour former une étoile à neutrons et non un trou noir comme prévu, selon de nouveaux résultats de l'Observatoire de rayons X Chandra de la NASA. Cette découverte montre que la nature a plus de mal à faire des trous noirs qu'on ne le pensait auparavant.
Les scientifiques ont trouvé cette étoile à neutrons - une boule tourbillonnante dense de neutrons d'environ 12 miles de diamètre - dans un amas d'étoiles extrêmement jeune. Les astronomes ont pu utiliser des propriétés bien déterminées d'autres étoiles de l'amas pour déduire que l'ancêtre de cette étoile à neutrons était au moins 40 fois la masse du Soleil.
«Notre découverte montre que certaines des étoiles les plus massives ne s'effondrent pas pour former des trous noirs comme prévu, mais forment plutôt des étoiles à neutrons», a déclaré Michael Muno, boursier postdoctoral Hubble de l'UCLA et auteur principal d'un article à publier dans The Astrophysical Journal. Des lettres.
Lorsque des étoiles très massives font des étoiles à neutrons et non des trous noirs, elles auront une plus grande influence sur la composition des générations futures d'étoiles. Lorsque l'étoile s'effondre pour former l'étoile à neutrons, plus de 95% de sa masse, dont une grande partie est constituée de matériaux riches en métaux provenant de son cœur, est renvoyée dans l'espace qui l'entoure.
"Cela signifie que d'énormes quantités d'éléments lourds sont remis en circulation et peuvent former d'autres étoiles et planètes", a déclaré J. Simon Clark de l'Open University au Royaume-Uni.
Les astronomes ne comprennent pas complètement à quel point une étoile doit être massive pour former un trou noir plutôt qu'une étoile à neutrons. La méthode la plus fiable pour estimer la masse de l'étoile progénitrice consiste à montrer que l'étoile à neutrons ou le trou noir fait partie d'un groupe d'étoiles, qui sont toutes proches du même âge.
Parce que les étoiles plus massives évoluent plus rapidement que les étoiles moins massives, la masse d'une étoile peut être estimée si son stade évolutif est connu. Les étoiles à neutrons et les trous noirs sont les étapes finales de l'évolution d'une étoile, de sorte que leurs progéniteurs devaient être parmi les étoiles les plus massives de l'amas.
Muno et ses collègues ont découvert une étoile à neutrons pulsée dans un amas d'étoiles connu sous le nom de Westerlund 1. Cet amas contient cent mille étoiles ou plus dans une région de seulement 30 années-lumière, ce qui suggère que toutes les étoiles sont nées dans un seul épisode d'étoile formation. Sur la base de propriétés optiques telles que la luminosité et la couleur, certaines des étoiles normales de l'amas sont connues pour avoir des masses d'environ 40 soleils. Étant donné que l'ancêtre de l'étoile à neutrons a déjà explosé en supernova, sa masse devait être supérieure à 40 masses solaires.
Des cours d'initiation à l'astronomie enseignent parfois que les étoiles de plus de 25 masses solaires deviennent des trous noirs - un concept qui, jusqu'à récemment, n'avait aucune preuve observationnelle pour le tester. Cependant, certaines théories permettent à ces étoiles massives d'éviter de devenir des trous noirs. Par exemple, les calculs théoriques d'Alexander Heger de l'Université de Chicago et de ses collègues indiquent que des étoiles extrêmement massives soufflent la masse si efficacement au cours de leur vie qu'elles quittent les étoiles à neutrons lorsqu'elles vont en supernovae. En supposant que l'étoile à neutrons de Westerlund 1 en fait partie, cela soulève la question de l'origine des trous noirs observés dans la Voie lactée et dans d'autres galaxies.
D'autres facteurs, tels que la composition chimique de l'étoile, sa vitesse de rotation ou la force de son champ magnétique peuvent dicter si une étoile massive laisse derrière elle une étoile à neutrons ou un trou noir. La théorie des étoiles de composition chimique normale laisse une petite fenêtre de masses initiales - entre environ 25 et un peu moins de 40 masses solaires - pour la formation de trous noirs à partir de l'évolution d'étoiles massives uniques. L'identification d'étoiles à neutrons supplémentaires ou la découverte de trous noirs dans de jeunes amas d'étoiles devrait encore limiter les masses et les propriétés des progéniteurs des étoiles à neutrons et des trous noirs.
Le travail décrit par Muno était basé sur deux observations de Chandra les 22 mai et 18 juin 2005. Le Marshall Space Flight Center de la NASA, Huntsville, Alabama, gère le programme Chandra pour la Direction des missions scientifiques de l'agence. Le Smithsonian Astrophysical Observatory contrôle les opérations scientifiques et aériennes du Chandra X-ray Center à Cambridge, Mass.
Des informations supplémentaires et des images sont disponibles sur: http://chandra.harvard.edu
et http://chandra.nasa.gov
Source d'origine: Chandra News Release
