Des étoiles survivent de façon inattendue à la destruction par des trous noirs supermassifs

On observe des étoiles détruites par les forces de marée des trous noirs supermassifs depuis un certain temps, par exemple avec Tess, le chasseur d’exoplanètes. Une équipe d’astrophysiciens a reproduit le phénomène sur surperordinateur en trouvant des résultats surprenants. Certaines étoiles survivent alors que l’on pouvait s’attendre au contraire.

Parmi les événements spectaculaires mettant en jeu des trous noirs, il n’y a pas que les collisions avec d’autres trous noirs ou des étoiles à neutrons, il y a aussi le phénomène des Tidal disruption event (ou TDE) que l’on peut traduire en français par « évènement de rupture par effet de marée ».

Comme Futura l’avait déjà rappelé dans le précédent article ci-dessous, il s’agit d’une catastrophe cosmique dans laquelle une étoile s’approche trop près d’un trou noir supermassif. Les forces de marée de ces astres contenant d’un million à plusieurs milliards de masses solaires sont insignifiantes pour un astronaute ou un vaisseau spatial proche de son horizon des événements, mais il n’en va pas de même pour une étoile qui va être fortement déformée au point parfois d’être détruite par ces forces. Parmi les pionniers de l’étude de ce phénomène il y a eu, dans les années 1980, Jean-Pierre Luminet et Brandon Carter.

Des étoiles sauvées par leurs densités
Un communiqué de la Nasa accompagné d’une vidéo parle d’un travail que l’on doit à une équipe de chercheurs dirigés par Taeho Ryu, membre de l’Institut Max-Planck d’astrophysique de Garching, en Allemagne. Il concerne de nouvelles simulations numériques menées sur un supercalculateur et qui sont les premières à combiner les effets physiques de la théorie de la relativité générale d’Einstein avec des modèles réalistes d’étoiles de densités variables. Ces travaux ont été publiés et sont dans une publication en accès libre sur arXiv depuis l’année dernière.

Il existe une théorie de la structure stellaire déjà bien développée avant la seconde guerre mondiale et qui a été affinée par les progrès de l’astrophysique nucléaire après cette guerre. La montée en puissance des ordinateurs et des méthodes de l’analyse numérique nous permet aujourd’hui de faire des calculs de plus en plus précis qui vont au-delà des modèles analytiques des pionniers de la structure stellaire, comme l’étaient par exemple Evry Schatzman ou Jean-Paul Zahn.

Dans le cas présent, comme l’explique la vidéo ci-dessus, les simulations ont été menées avec des étoiles possédant d’un dixième à 10 fois la masse du Soleil passant suffisamment proche d’un trou noir d’un million de masses solaires pour que l’on puisse s’attendre à l’occurrence d’un TDE.

Remarquablement, comme ces étoiles n’ont pas un profil de densité qui varie en quelque sorte linéairement avec la masse, on constate une alternance d’étoiles détruites ou pas détruites alors que l’on s’élève vers les masses les plus élevées. Certaines étoiles vont donc survivre et d’autres non selon un schéma qui est naïvement et initialement contre-intuitif. En fait, un cœur suffisamment dense, même pour une petite masse, va avoir tendance à protéger l’étoile d’une destruction totale et ce parce qu’un tel cœur produit des forces de gravité plus intenses.

Ce genre de travail va aider les astrophysiciens à évaluer les fréquences et les manifestations des TDE vraiment explosives.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/trou-noir-etoiles-survivent-facon-inattendue-destruction-trous-noirs-supermassifs-60695/

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