La découverte a été faite à l’intérieur de Palomar 5, une collection d’étoiles vieille de 10 milliards d’années qui orbite autour de la Voie lactée.
Rapportant leurs découvertes dans Nature Astronomy, les scientifiques disent que Palomar 5 contient environ trois fois plus de trous noirs qu’ils s’attendraient à trouver dans un amas d’étoiles de cette taille, chaque trou noir ayant une masse d’environ 20 fois celle du Soleil.
Crédit image : Université de Cardiff
Ils pensent que cette troupe de gros amas de matière, à travers lesquels rien ne peut s’échapper, pourrait être responsable de l’évacuation massive d’étoiles de Palomar 5 dans ce qu’on appelle un « courant de marée ».
Un courant de marée est une mince bande d’étoiles qui auraient été autrefois un amas globulaire ou une galaxie naine, et qui ont maintenant été entraînées le long de l’orbite de l’amas par les marées galactiques.
Palomar 5 a des flux d’étoiles s’étendant vers l’extérieur vers l’avant et l’arrière de sa trajectoire orbitale, s’étendant sur des distances de 13 000 années-lumière.
« Nous ne savons pas comment ces flux se forment, mais une idée est qu’il s’agit d’amas d’étoiles perturbés », a déclaré l’auteur principal de l’article, le professeur Mark Gieles, de l’Institut des sciences du cosmos de l’Université de Barcelone.
« Cependant, aucun des flux récemment découverts n’a d’amas d’étoiles associé, nous ne pouvons donc pas en être sûrs. Donc, pour comprendre comment ces ruisseaux se sont formés, nous devons en étudier un avec un système stellaire qui lui est associé. Palomar 5 est le seul cas, ce qui en fait une pierre de Rosette pour comprendre la formation des cours d’eau et c’est pourquoi nous l’avons étudié en détail.
Pour arriver à leurs conclusions, l’équipe a simulé les orbites et l’évolution de chaque étoile au sein de Palomar 5 jusqu’à sa mort, en faisant varier les propriétés initiales de l’amas jusqu’à ce qu’une bonne correspondance avec les observations du flux et de l’amas soit trouvée.
Ils ont pu montrer que Palomar 5 s’est formé avec une population de trous noirs plus faible, mais que les étoiles se sont ensuite échappées plus efficacement en laissant les trous noirs derrière elles.
Ils pensent que les trous noirs ont gonflé dynamiquement l’amas lors d’interactions gravitationnelles de fronde avec les étoiles, ce qui a conduit à encore plus d’étoiles qui s’échappent et à la formation du courant de marée.
Le co-auteur de l’étude, le Dr Fabio Antonini, de l’École de physique et d’astronomie de l’Université de Cardiff, a déclaré : « Ce que nous avons montré, c’est qu’une collection inhabituellement importante de trous noirs n’est peut-être pas rare, et que le même nombre, voire , pourrait être au centre d’autres amas d’étoiles qui ont formé des courants de marée ».
Les nouvelles découvertes pourraient avoir des implications importantes pour l’étude des trous noirs eux-mêmes et des ondulations des ondes gravitationnelles qui se produisent lorsque deux d’entre eux entrent en collision et fusionnent.
« On pense qu’une grande partie des fusions de trous noirs binaires se forment dans des amas d’étoiles », a poursuivi le Dr Antonini.
« Une grande inconnue dans ce scénario est le nombre de trous noirs dans les clusters, ce qui est difficile à déterminer car nous ne pouvons pas voir les trous noirs. Notre nouvelle méthode nous donne un moyen d’apprendre combien de trous noirs il y a dans un amas d’étoiles en regardant simplement les étoiles qu’ils éjectent. »
Palomar 5 est un amas globulaire découvert en 1950 par Walter Baade. Il se trouve dans la constellation des Serpens à environ 80 000 années-lumière de la Terre et est l’un des quelque 150 amas globulaires qui orbitent autour de la Voie lactée.
C’est l’un des amas les plus « duveteux » du halo de notre Galaxie, la distance moyenne entre les étoiles étant de quelques années-lumière, comparable à la distance du Soleil à son étoile la plus proche.
L’équipe dit que dans environ un milliard d’années, Palomar 5 sera entièrement composé de trous noirs.
La source: Université de Cardiff
