Imaginez être pris dans les griffes d'un trou noir, tourbillonnant à des vitesses vertigineuses et avoir votre masse aspirée lentement mais continuellement. Et ce duo dansant pourrait être le premier binaire ultra-compact à rayons X à trou noir identifié dans notre galaxie.
"Cette naine blanche est si proche du trou noir que le matériau est retiré de l'étoile et jeté sur un disque de matière autour du trou noir avant de tomber", a déclaré Arash Bahramian de l'Université de l'Alberta à Edmonton, Canada, et Michigan State University, premier auteur d'un nouvel article.
Si vous étiez le nain blanc dans cette situation difficile, vous souhaiterez peut-être une fin rapide à tout cela. Mais d'une certaine manière, l'étoile ne semble pas en danger de tomber ou d'être déchirée par le trou noir.
"Nous ne pensons pas qu'il suivra un chemin dans l'oubli, mais restera plutôt en orbite", a ajouté Bahramian.
Les données de l'Observatoire de rayons X de Chandra, de la mission NuSTAR et de l'Australian Telescope Compact Array (ATCA) montrent que cette étoile fouette autour du trou noir environ deux fois par heure, et c'est peut-être la danse orbitale la plus serrée jamais vue pour un noir probable trou et une étoile compagnon.
Ce système binaire apparemment unique - avec un grand nom, X9 - est situé dans l'amas globulaire 47 Tucanae, un amas dense d'étoiles dans notre galaxie à environ 14800 années-lumière de la Terre.
Les astronomes étudient ce système depuis un certain temps.
"Pendant longtemps, on pensait que le X9 était composé d'une naine blanche tirant de la matière d'une étoile semblable à un soleil de faible masse", a écrit Bahramian dans un article de blog.
Mais 2015, des observations radio avec l'ATCA ont montré que la paire contient probablement un trou noir tirant du matériau d'une étoile compagnon appelée une naine blanche, une étoile de faible masse qui a épuisé la majeure partie ou la totalité de son combustible nucléaire.
"En 2015, le Dr Miller-Jones et ses collaborateurs ont observé une forte émission radio de X9 indiquant la présence d'un trou noir dans ce binaire", a poursuivi Bahramian. "Ils ont suggéré que cela pourrait signifier que le système est composé d'un trou noir tirant la matière d'une naine blanche."
En regardant les données archivées de Chandra, il a montré des changements dans la luminosité des rayons X de la même manière toutes les 28 minutes, et Bahramian et son directeur de thèse Craig Heink pensent que c'est probablement le temps qu'il faut à l'étoile compagnon pour faire une orbite complète autour du trou noir. Les données de Chandra montrent également des preuves de grandes quantités d'oxygène dans le système, une caractéristique des naines blanches. Ils estiment qu'il est possible de prouver que l'étoile compagnon est un nain blanc. Et cette étoile serait alors en orbite autour du trou noir à seulement 2,5 fois la distance entre la Terre et la Lune.
«Éventuellement, une telle quantité de matière peut être retirée de la naine blanche qu'elle finit par n'avoir que la masse d'une planète», a expliqué Heinke, également de l'Université de l'Alberta. "S'il continue de perdre de la masse, la naine blanche peut s'évaporer complètement."
Les chercheurs pensent que ce système serait un bon candidat pour les futurs observatoires des ondes gravitationnelles à observer. Il doit avoir une fréquence trop basse pour être détectée avec l'Observatoire des ondes gravitationnelles des interféromètres laser, LIGO, qui a effectué des détections révolutionnaires des ondes gravitationnelles l'année dernière. Des systèmes comme celui-ci pourraient nous en dire plus sur les ondes gravitationnelles, ainsi que fournir plus d'informations sur les systèmes binaires du trou noir.
"Nous allons surveiller de près ce binaire à l'avenir, car nous savons peu de choses sur la façon dont un système aussi extrême devrait se comporter", a déclaré le co-auteur Vlad Tudor de l'Université Curtin et du Centre international de recherche en radioastronomie de Perth, en Australie. "Nous allons également continuer à étudier les amas globulaires dans notre galaxie pour voir si plus de preuves de binaires de trous noirs très serrés peuvent être trouvées."
Lectures complémentaires:
Communiqué de presse de Chandra
Communiqué de presse ICRAR
Article de blog
Papier: La nature ultra-compacte du candidat de trou noir X-ray binaire 47 Tuc X9
