Chasser des trous noirs dans un cimetière d'étoiles

L’an dernier, le doctorant Eduardo Vitral et son encadrant Gary Mamon avaient analysé les mouvements des étoiles dans l’amas globulaire NGC 6397, avec les données des télescopes spatiaux Hubble et Gaia. Ils avaient découvert un excès étendu de masse au cœur de l’amas, et ont conclu que cette masse sombre était dominée par des trous noirs, si ceux-ci ne se sont pas échappés de l’amas par des interactions dynamiques. Se basant sur des simulations de la dynamique interne d’amas, une équipe américaine a rapidement confirmé l’idée que les trous noirs de l’amas globulaire NGC 6397 avaient presque tous été éjectés, en raison d’interactions dynamiques répétées, laissant les naines blanches (cadavres d’étoiles non-massives comme notre Soleil) dominer la masse sombre étendue au cœur de l’amas.

Ces discordances ont amené les scientifiques à collaborer avec un membre de l’équipe américaine et d’autres experts pour mieux comparer une nouvelle analyse de l’amas avec des meilleures données Gaia et une meilleure calibration des données Hubble avec des nouvelles simulations dynamiques. L’excès de masse au cœur de NGC 6397 est confirmé et sa taille et masse sont très proches de la simulation du groupe américain. Cette simulation indique que les trous noirs sont effectivement éjectés et que le cœur est dominé par des centaines de naines blanches. Une analyse similaire de l’amas globulaire moins dense NGC 3201 donne encore un excès de masse étendu dans son cœur, mais les simulations indiquent que sa masse est dominée, cette fois, par une centaine de trous noirs qui n’ont pas encore été éjectés de cet amas. La modélisation montre que le cœur de NGC 3201 n’est pas assez dense pour éjecter ses trous noirs. Ces études illustrent comment les cœurs des amas globulaires constituent un fascinant cimetière stellaire, contenant des sous-amas de dizaines ou de centaines d'étoiles dont le combustible s’est éteint : naines blanches, étoiles à neutrons ou trous noirs. Cela ouvre des possibilités pour comprendre une vaste gamme de phénomènes astrophysiques captivants, tels que les sursauts radio rapides, les fusions d'objets compacts et les ondes gravitationnelles.