Astronomie

Techniques de recherche de trous noirs

Techniques de recherche de trous noirs

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Je connais deux méthodes pour trouver des exoplanètes : la méthode du transit et la méthode de la vitesse radiale. Ces deux méthodes fonctionnent comme suit :

  1. Transit: nous observons les étoiles et surveillons quand une planète obstrue la lumière de l'étoile.

  2. Vitesse radiale: détection de la planète en observant le mouvement de l'étoile et en utilisant la loi de Kepler.

Ces méthodes sont-elles également utilisées pour découvrir les trous noirs ? Quels sont les avantages et les inconvénients de ces méthodes, je pense que l'inconvénient du transit est qu'il est difficile de voir le trou noir. Un avantage est que le nombre d'étoiles autour du trou noir n'a pas d'importance.

Avec la méthode Radial Velocity, un pro, c'est qu'elle est facile à détecter mais nécessite exactement une étoile compagnon (j'ai utilisé cette source).


Nous détectons les trous noirs principalement par leurs effets sur la matière proche. La méthode de la "vitesse radiale" est importante après que les observations aux rayons X suggèrent un trou noir probable.

La matière en orbite autour d'un trou noir peut former un disque d'accrétion. Ce disque deviendra très chaud et brillera de mille feux sous les rayons X. Si nous voyons un rayonnement X provenant d'une étoile, nous examinons la vitesse radiale de l'étoile et l'utilisons pour déduire la masse de l'objet en orbite. Puisqu'une étoile à neutrons ne peut pas exister à plus de 3 masses solaires, si l'objet est plus que cela, ce doit être un trou noir.

Comparés aux planètes, les trous noirs sont rares. Seuls une vingtaine de candidats sont connus dans la Voie lactée.


Des astronomes étonnés de trouver un trou noir supermassif errant sans but dans l'espace

Les trous noirs supermassifs restent généralement en place car ils aspirent tout ce qui leur arrive, mais les scientifiques ont longtemps pensé qu'il leur était possible de se promener dans l'espace. Ils n'en ont tout simplement jamais pris un en flagrant délit jusqu'à maintenant.

chercheurs et le Centre d'Astrophysique | Harvard et Smithsonian ont identifié l'exemple le plus clair à ce jour d'un trou noir en mouvement, en publiant leurs découvertes dans The Astrophysical Journal. À environ 230 millions d'années-lumière, au centre d'une galaxie nommée J0437+2456, l'équipe a trouvé ce qu'elle cherchait.

"Nous ne nous attendons pas à ce que la majorité des trous noirs supermassifs bougent, ils se contentent généralement de rester assis", a déclaré l'auteur principal Dominic Pesce dans un communiqué de presse. "Ils sont tellement lourds qu'il est difficile de les faire fonctionner. Considérez combien il est plus difficile de lancer une boule de bowling en mouvement que de lancer un ballon de football et réalisez que dans ce cas, la" boule de bowling "est plusieurs millions de fois la masse de notre Soleil. Cela va nécessiter un coup de pied assez puissant. "

L'équipe a étudié 10 galaxies lointaines et leurs trous noirs supermassifs, en particulier ceux contenant de l'eau, au cours des cinq dernières années. Ils ont pu mesurer avec précision la vitesse d'un trou noir en fonction de l'eau en orbite autour du trou noir, qui produit un faisceau mesurable de lumière radio de type laser, connu sous le nom de « maser ».

« Nous avons demandé : les vitesses des trous noirs sont-elles les mêmes que les vitesses des galaxies dans lesquelles ils résident ? Pesce a expliqué. "Nous nous attendons à ce qu'ils aient la même vitesse. S'ils ne le font pas, cela implique que le trou noir a été perturbé."

On pense que le Galaxy J0437+2456 abrite un trou noir supermassif et en mouvement. Sloan Digital Sky Survey

Neuf des 10 trous noirs étaient au repos, mais un semblait être en mouvement.

Espace et astronomie

Des observations de suivi avec l'observatoire d'Arecibo à Porto Rico, avant son effondrement, et l'observatoire Gemini à Hawaï et au Chili ont confirmé les résultats : le trou noir, dont la masse est 3 millions de fois celle de notre soleil, se déplace à environ 110 000 miles par heure à l'intérieur de sa galaxie.

Les scientifiques ont deux théories pour le trou noir errant. Une possibilité ? Une collision.

"Nous observons peut-être les conséquences de la fusion de deux trous noirs supermassifs", a déclaré le co-auteur Jim Condon. "Le résultat d'une telle fusion peut faire reculer le trou noir nouveau-né, et nous pouvons l'observer en train de reculer ou de se calmer à nouveau."

Les scientifiques pensent également qu'il est possible que le trou noir fasse partie d'une paire.

"Malgré toutes les attentes selon lesquelles ils devraient vraiment être disponibles en abondance, les scientifiques ont eu du mal à identifier des exemples clairs de trous noirs supermassifs binaires", a déclaré Pesce. "Ce que nous pourrions voir dans la galaxie J0437+2456 est l'un des trous noirs d'une telle paire, l'autre restant caché à nos observations radio en raison de son absence d'émission maser."

Plus d'observations sont nécessaires pour comprendre la véritable cause du mouvement particulier.

Première publication le 16 mars 2021 / 11h30

&copier 2021 CBS Interactive Inc. Tous droits réservés.

Sophie Lewis est productrice de médias sociaux et rédactrice de tendances pour CBS News, se concentrant sur l'espace et le changement climatique.


Un moyen fiable de trouver un trou noir dans les expéditions ? Nada et Polo n'ont pas été utiles

J'ai effectué la plupart des tâches des expéditions et je commence à craindre qu'après tout le temps que j'ai investi dans ce vecteur doré, je ne pourrai pas l'obtenir car je ne trouve aucun trou noir ! Lorsque je sélectionne la quête d'expédition pour cela, elle apparaît dans mon journal de quête avec le texte

Trouvez Nada sur l'anomalie spatiale pour obtenir de l'aide. Une fois marqué, le trou noir apparaîtra comme une option d'itinéraire sur la carte Galaxy.

Mais Nada ne me dit rien sur les trous noirs et Polo non plus, donc cela pourrait être un bug. De plus, lorsque je quitte le menu après avoir sélectionné la quête, la petite fenêtre contextuelle de quête dans le coin inférieur droit indique

Cela ressemble donc au nom d'une constante de chaîne ou quelque chose du genre, pas très utile ! (Je ne sais pas si ce bogue est connu et a déjà été signalé à HG ?) Je ne peux pas non plus le sélectionner comme "mission en cours" sur la carte de la galaxie.

Alors je me demande s'il existe un moyen fiable de trouver un trou noir sans l'aide de Nada et Polo ? Dois-je continuer à passer à différents systèmes et espérer le meilleur ? J'ai lu quelque part ici que certaines anomalies spatiales comptent comme des trous noirs, dois-je utiliser à plusieurs reprises mes détecteurs d'anomalies, quitter et recharger jusqu'à ce que je trouve la bonne anomalie ? Tout semble assez dépendant du RNG, donc j'apprécie tous les conseils pour rendre cela moins grincheux. Merci!

Edit : il s'avère que voler à travers une porte de reliques ne compte pas pour le jalon des expéditions.

Edit 2: J'ai soumis un rapport de bogue à HG, j'espère qu'ils le corrigeront avant la fin de cette saison d'expéditions, donc je n'aurai pas à sauter au hasard entre les systèmes dans l'espoir de trouver un trou noir.

Edit 3 : On dirait qu'il y a un trou noir fiable à Osenti, très proche du système de départ ! C'est dans la direction opposée au chemin de l'expédition, une capture d'écran de la carte de la galaxie est ici : https://imgur.com/a/HhhAfn5

Edit 4: Coordonnées Osenti téléchargées ici par /u/alehost : https://imgur.com/a/gRdxor6 Le nom du système a été correctement mémorisé par /u/LumenNoctis90 . Trouver cette solution de contournement ressemblait à un véritable effort d'équipe, presque dans le sens de a. expédition communautaire? Bien que je sois à peu près sûr de faire équipe pour trouver des moyens de contourner les bugs, ce n'était pas tout à fait ce que Hello Games avait en tête avec ce nouveau mode de jeu !

Edit 5: Plus d'informations sur Osenti: c'est un système jaune avec une population Gek, et son économie et son conflit sont au niveau 2.

Edit 6 : Plus d'infos fournies par /u/Brain5torm : la distance entre Loytkara et Osenti est de 169LY.


Preuve d'un drame galactique supermassif

Dans les résultats récemment publiés dans le Journal d'astrophysique, ils ont confirmé que la galaxie hôte semble bien se déplacer indépendamment de son trou noir central. D'autres astronomes ont trouvé des candidats pour des trous noirs supermassifs en mouvement (dont un repéré en 2017 en croisière à 4,7 millions de milles à l'heure), mais cet exemple est le « cas le plus concret » à ce jour, selon Pesce.

Puisqu'il faut un trou noir supermassif pour déplacer un trou noir supermassif, les chercheurs pensent que cet objet a dû être délogé par un partenaire lors d'un mashup avec une galaxie voisine. Certaines régions de la galaxie hôte semblent également se déplacer de manière géniale, soutenant l'idée qu'un drame galactique s'est déroulé relativement récemment.

Ce que l'équipe ne sait pas encore, c'est à quelle étape du rendez-vous se trouve le trou noir supermassif. Il pourrait se frayer un chemin vers son homologue. Il pourrait être enfermé dans une spirale avec son partenaire. Ou la fusion pourrait être terminée, et le trou noir composite nouvellement forgé pourrait s'éloigner du site de la collision.

D'autres astronomes trouvent les preuves d'un trou noir itinérant convaincantes, mais soulignent que sans en savoir plus sur sa direction, cette observation ne prouve pas que les trous noirs supermassifs peuvent définitivement se développer en entrant en collision.

"Les auteurs présentent un objet très prometteur, même si je ne suis pas sûr que ce soit le meilleur des cas dans l'ensemble", a écrit Marco Chiaberge, astronome au Space Telescope Science Institute de Baltimore, qui a aidé à découvrir le candidat trou noir supermassif super rapide en 2017. , dans un e-mail. "Il est toujours possible que le trou noir soit" en route vers le centre ", ce qui signifie que la fusion du trou noir n'a pas encore eu lieu."

Avec des observations supplémentaires, les chercheurs espèrent qu'ils seront en mesure de comprendre exactement ce qui se passe.

"Pour moi, le scénario le plus excitant serait si [la galaxie] s'avère héberger un système binaire de trou noir", explique Pesce, car très peu de paires de ce type sont connues des astronomes. "Et bien sûr", ajoute-t-il, "deux trous noirs sont deux fois plus excitants qu'un."

Charlie Woodest un journaliste couvrant les développements des sciences physiques à la fois sur et hors de la planète. En plus de Science populaire, son travail est paru dans Magazine Quanta, Scientifique américain, Le Moniteur de la Science Chrétienne, et autres publications. Auparavant, il a enseigné la physique et l'anglais au Mozambique et au Japon, et a étudié la physique à l'Université Brown. Vous pouvez consulter son site Internet ici.


Une collision dans l'espace a causé un trou noir 142 fois plus grand que le soleil

La collision aurait eu lieu il y a environ 7 milliards d'années.

Selon PBS, des scientifiques ont observé la collision de deux trous noirs, créant une nouvelle taille de trou noir jamais vue auparavant.

Rassurez-vous, cet énorme trou noir ne consommera pas notre univers comme il le ferait dans un film de science-fiction. On pense que cette collision avec un trou noir s'est produite il y a plus de sept milliards d'années, et nous l'observons juste maintenant parce qu'elle est si loin, selon PBS.

Avant que ce nouveau type de trou noir ne soit vu, les scientifiques pensaient qu'il n'y avait que deux tailles de base de trous noirs, a rapporté PBS. Le premier, de plus petite taille, causé par une étoile qui meurt et s'effondre sur elle-même &# x2014 également connu sous le nom de trou noir stellaire &# x2014 et un trou noir supermassif de plus grande taille qui est des millions de fois plus grand que le soleil de la Terre et a galaxies complètes qui tournent autour d'elles. Ce trou noir récemment observé se situe quelque part entre les deux, selon PBS.

L'événement a été observé en mai 2019, lorsque les scientifiques ont détecté un signal qui s'est avéré être la collision de deux trous noirs stellaires. Les deux trous noirs étaient 66 fois et 85 fois la masse du soleil de la Terre, a rapporté PBS, résultant en un trou noir qui était environ 142 fois plus gros que le soleil. Alors que vous pourriez penser que cette collision serait absolument assourdissante à entendre, le signal était en fait assez apprivoisé.

« Cela ressemble à un bruit sourd », a déclaré le physicien de Caltech Alan Weinstein à PBS. « Cela ne ressemble vraiment pas à grand-chose sur un haut-parleur. » Malgré le son plutôt décevant, la collision est considérée comme le « plus gros bang depuis le Big Bang observé par l’humanité », selon Weinstein.

On ne sait pas actuellement comment les trous noirs supermassifs se forment (ou grandissent en taille, d'ailleurs), mais l'observation d'événements comme celui-ci peut fournir plus d'informations pour une étude plus approfondie. En fait, un trou noir n'a été photographié pour la première fois qu'en avril 2019.


Pour trouver des trous noirs géants, commencez par Jupiter

Dans une quête pour trouver les plus grands trous noirs de l'Univers, un chercheur de Vanderbilt identifie le centre du système solaire à moins de 100 mètres. Crédit : David Champion

La révolution dans notre compréhension du ciel nocturne et de notre place dans l'univers a commencé lorsque nous sommes passés de l'utilisation de l'œil nu à un télescope en 1609. Quatre siècles plus tard, les scientifiques connaissent une transition similaire dans leur connaissance des trous noirs en recherchant vagues.

À la recherche de trous noirs non détectés auparavant qui sont des milliards de fois plus massifs que le soleil, Stephen Taylor, professeur adjoint de physique et d'astronomie et ancien astronome au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA avec le North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves ( La collaboration NANOGrav) a fait avancer le domaine de la recherche en trouvant l'emplacement précis - le centre de gravité de notre système solaire - avec lequel mesurer les ondes gravitationnelles qui signalent l'existence de ces trous noirs.

Le potentiel présenté par cette avancée, co-écrit par Taylor, a été publié dans la revue the Journal d'astrophysique en avril 2020.

Les trous noirs sont des régions de pure gravité formées à partir d'un espace-temps extrêmement déformé. Trouver les trous noirs les plus titanesques de l'Univers qui se cachent au cœur des galaxies nous aidera à comprendre comment ces galaxies (y compris la nôtre) ont grandi et évolué au cours des milliards d'années depuis leur formation. Ces trous noirs sont également des laboratoires inégalés pour tester des hypothèses fondamentales sur la physique.

Les ondes gravitationnelles sont des ondulations dans l'espace-temps prédites par la théorie de la relativité générale d'Einstein. Lorsque les trous noirs orbitent par paires, ils émettent des ondes gravitationnelles qui déforment l'espace-temps, étirant et comprimant l'espace. Les ondes gravitationnelles ont été détectées pour la première fois par le Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) en 2015, ouvrant de nouvelles perspectives sur les objets les plus extrêmes de l'univers. Alors que LIGO observe des ondes gravitationnelles relativement courtes en recherchant des changements dans la forme d'un détecteur de 4 km de long, NANOGrav, un Physics Frontiers Center de la National Science Foundation (NSF), recherche des changements dans la forme de toute notre galaxie.

Taylor et son équipe recherchent des changements dans le taux d'arrivée des flashs réguliers d'ondes radio des pulsars. Ces pulsars font tourner rapidement des étoiles à neutrons, certaines allant aussi vite qu'un mixeur de cuisine. Ils envoient également des faisceaux d'ondes radio, apparaissant comme des phares interstellaires lorsque ces faisceaux balaient la Terre. Plus de 15 ans de données ont montré que ces pulsars sont extrêmement fiables dans leurs taux d'arrivée d'impulsions, agissant comme des horloges galactiques exceptionnelles. Tout écart de synchronisation corrélé entre bon nombre de ces pulsars pourrait signaler l'influence des ondes gravitationnelles déformant notre galaxie.

Dans une quête pour trouver les plus grands trous noirs de l'Univers, un chercheur de Vanderbilt identifie le centre du système solaire à moins de 100 mètres. Crédit : Tonia Klein/NANOGrav Physics Frontier Center

"En utilisant les pulsars que nous observons à travers la galaxie de la Voie lactée, nous essayons d'être comme une araignée immobile au milieu de sa toile", explique Taylor. « La bonne compréhension du barycentre du système solaire est essentielle alors que nous essayons de détecter même le plus petit picotement sur le Web. » Le barycentre du système solaire, son centre de gravité, est l'endroit où les masses de toutes les planètes, lunes et astéroïdes s'équilibrent.

Où est le centre de notre toile, l'emplacement de l'immobilité absolue dans notre système solaire ? Pas au centre du soleil comme beaucoup pourraient le supposer, mais plutôt plus près de la surface de l'étoile. Cela est dû à la masse de Jupiter et à notre connaissance imparfaite de son orbite. Il faut 12 ans à Jupiter pour orbiter autour du soleil, un peu moins que les 15 années pendant lesquelles NANOGrav a collecté des données. La sonde Galileo du JPL (du nom du célèbre scientifique qui a utilisé un télescope pour observer les lunes de Jupiter) a étudié Jupiter entre 1995 et 2003, mais a connu des problèmes techniques qui ont eu un impact sur la qualité des mesures prises au cours de la mission.

L'identification du centre de gravité du système solaire a longtemps été calculée avec des données de suivi Doppler pour obtenir une estimation de l'emplacement et des trajectoires des corps en orbite autour du soleil. "Le hic, c'est que les erreurs dans les masses et les orbites se traduiront par des artefacts de synchronisation des pulsars qui pourraient bien ressembler à des ondes gravitationnelles", explique l'astronome et co-auteur du JPL Joe Simon.

Taylor et ses collaborateurs ont découvert que travailler avec des modèles de système solaire existants pour analyser les données NANOGrav donnait des résultats incohérents. "Nous ne détections rien de significatif dans nos recherches d'ondes gravitationnelles entre les modèles du système solaire, mais nous obtenions de grandes différences systématiques dans nos calculs", note l'astronome du JPL et auteur principal de l'article, Michele Vallisneri. « En règle générale, plus de données donnent un résultat plus précis, mais il y avait toujours un décalage dans nos calculs. »

Le groupe a décidé de rechercher le centre de gravité du système solaire en même temps que de rechercher les ondes gravitationnelles. Les chercheurs ont obtenu des réponses plus solides pour trouver des ondes gravitationnelles et ont pu localiser plus précisément le centre de gravité du système solaire à moins de 100 mètres. Pour comprendre cette échelle, si le soleil avait la taille d'un terrain de football, 100 mètres seraient le diamètre d'une mèche de cheveux. "Notre observation précise des pulsars dispersés à travers la galaxie nous a localisés dans le cosmos mieux que jamais auparavant", a déclaré Taylor. "En trouvant les ondes gravitationnelles de cette manière, en plus d'autres expériences, nous obtenons une vue d'ensemble plus holistique de tous les différents types de trous noirs dans l'Univers."

Alors que NANOGrav continue de collecter des données de synchronisation des pulsars de plus en plus abondantes et précises, les astronomes sont convaincus que des trous noirs massifs apparaîtront bientôt et sans équivoque dans les données.


Pulsars, trous noirs, espace-temps et recherche du centre du système solaire

Les astronomes ont découvert comment trouver le centre de masse du système solaire. Et cela les aidera à leur tour à utiliser des étoiles überdenses tournant plus vite que les lames d'un mixeur de cuisine pour trouver de gigantesques trous noirs à travers l'Univers qui se mangent les uns les autres.

OK, tout d'abord, vous pourriez penser que l'emplacement du centre de masse du système solaire est évident : le centre du Soleil. Il a 99,8 % de toute la masse du système solaire, après tout !

Mais ce n'est pas correct. Si les planètes n'avaient pas de masse, alors oui, le centre du Soleil serait le centre de masse. Mais les planètes fais ont une masse, et cela signifie que leur gravité tire également sur le Soleil, changeant l'emplacement du centre de masse, ce que nous appelons le barycentre.

Deux objets de masses différentes orbitent l'un autour de l'autre, le plus massif forme un petit cercle et le plus faible un cercle plus grand. Crédit : NASA/Spaceplace

L'emplacement de ce point dépend de la masse de la planète et de sa distance du Soleil. Jupiter domine ici, car il a la plus grande masse de toutes les planètes, mais les autres planètes contribuent également. Pire encore, ils sont tous en mouvement, de sorte que le barycentre réel du système solaire est également en constante spirale.

Le moyen de déterminer l'emplacement exact du barycentre est de savoir exactement où se trouvent les planètes à tout moment, mais c'est extrêmement difficile à faire. Même avec des vaisseaux spatiaux visitant ces autres planètes, il n'y a qu'une mesure précise que nous pouvons faire sur leur emplacement, en particulier au fil du temps. Et cela, il s'avère, n'est pas suffisant pour certains types de mesures scientifiques.

Quels types? OK, une très légère digression ici.

Oeuvre représentant deux trous noirs en orbite l'un autour de l'autre. Notez que les rotations ne s'alignent pas. Crédit : LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet)

Lorsque deux trous noirs supermassifs sont en orbite l'un autour de l'autre, ils émettent ce qu'on appelle des ondes gravitationnelles, littéralement des ondulations dans le tissu de l'espace-temps (OK, donc c'est peut-être plus qu'une légère digression). Ces ondes peuvent être détectées sur Terre comme des distorsions extrêmement faibles des distances entre deux objets - et je veux dire beaucoup plus petites que le diamètre d'un proton, donc très petit. Pourtant, des observatoires d'ondes gravitationnelles comme LIGO et Virgo ont réussi à les mesurer.

Ils détectent les ondes créées juste avant et pendant la fusion. Mais dans les années qui ont précédé ce moment, les trous noirs émettent toujours ces ondes, mais la fréquence des ondes est beaucoup plus faible. Détection ceux vagues est beaucoup plus difficile, mais scientifiquement utile. Les astronomes ont donc eu une idée de génie. Utilisez des pulsars millisecondes.

Oui, nous allons avoir besoin d'une autre digression.

Les pulsars sont des étoiles à neutrons superdenses, les restes de noyaux d'étoiles massives qui ont explosé. Ils ont des champs magnétiques ridiculement forts, et ceux-ci peuvent focaliser des faisceaux d'énergie jumeaux s'éloignant de l'étoile à neutrons. Lorsque l'étoile à neutrons tourne, ces faisceaux balayent l'espace comme les faisceaux d'un phare, et sur Terre, avec les radiotélescopes, nous les voyons comme des impulsions ou des impulsions régulières. C'est pourquoi on les appelle pulsars.

Certains pulsars tournent incroyablement rapidement, des centaines de fois par seconde. Nous appelons ces pulsars millisecondes, et leurs pulsations sont incroyablement régulières, comme les propres horloges de l'Univers.

Cependant, si une onde gravitationnelle traverse le pulsar, elle déforme la synchronisation de l'arrivée de l'impulsion sur Terre, ce qui signifie qu'en principe, la synchronisation exacte de l'arrivée de ces impulsions peut être utilisée pour mesurer les ondes gravitationnelles ! La fusion des trous noirs déforment littéralement la forme de notre galaxie, modifiant subtilement les distances entre les pulsars, et cela peut être détectable. Étonnante.

Vous avez besoin de beaucoup de pulsars répartis dans le ciel pour faire cela, et les astronomes du monde entier observent environ une centaine de ces pulsars millisecondes pour voir si cela peut être fait. Ce groupe est appelé International Pulsar Timing Array, composé de plusieurs groupes différents examinant différents pulsars.

Mais il y a un problème. Alors que la Terre tourne autour du barycentre du système solaire (aha ! Les digressions sont terminées et nous sommes de retour sur la bonne voie) également modifie l'heure d'arrivée des blips du pulsar. Parfois, la Terre est plus proche du pulsar, parfois plus loin, et les astronomes doivent compenser cela, sinon les mesures de synchronisation seraient désespérément si fausses qu'elles dépasseraient le minuscule changement dû aux ondes gravitationnelles. Pour pouvoir bien voir les ondes gravitationnelles en utilisant tous ces pulsars, le barycentre du système solaire doit être connu à moins de 100 mètres environ.

Les calculs orbitaux actuels pour les planètes ne sont pas si précis. De plus, ceux actuellement utilisés ne donnent généralement pas les incertitudes dans leurs mesures, ce qui est important pour déterminer à quelle distance les choses pourraient être.

Oeuvre représentant des ondes gravitationnelles déformant l'espace, modifiant la façon dont les impulsions d'étoiles à neutrons arrivent sur Terre. Crédit : David Champion

Ainsi, pour aider, une équipe d'astronomes de synchronisation de pulsar a examiné les équations statistiquement. Ils ont utilisé des statistiques bayésiennes, dont j'ai déjà parlé. C'est une façon d'utiliser la connaissance préalable de la situation et de l'inclure dans les mathématiques, en apprenant des résultats. En faisant cela, ils espéraient maîtriser les incertitudes concernant l'emplacement du barycentre afin de pouvoir ensuite se concentrer sur celui-ci.

Le calcul est un peu complexe, mais au final… ça a marché ! Ils ont pu clouer le barycentre du système solaire à environ 100 mètres, et la méthode peut être utilisée pour obtenir un meilleur timing sur les impulsions du pulsar. Ils ont découvert que la plus grande influence sur les mathématiques était Jupiter, et les données du vaisseau spatial Juno, au cours des prochaines années, leur permettront, espérons-le, de mieux calculer son orbite pour rendre l'objectif de cette méthode statistique de barycentre encore meilleur.

Il faudra peut-être encore un certain temps avant que le réseau de pulsars puisse commencer à détecter les ondes gravitationnelles. Très probablement, ce qu'ils trouveront en premier, c'est l'onde gravitationnelle Contexte le bruit de toutes les fusions de trous noirs combinées de tout l'univers à l'époque (comme entrer dans un bar bondé et entendre le bruit de toutes les personnes qui parlent en même temps avant de pouvoir choisir des voix individuelles). Mais il y a aussi une science importante là-dedans, et ce nouveau détecteur de barycentre les aidera à y parvenir.

Savoir comment trouver le centre de masse du système solaire semble banal, mais une fois que vous l'avez, vous pouvez débloquer une science incroyable : utiliser des pulsars millisecondes pour trouver des trous noirs supermassifs qui se mangent les uns les autres dans l'univers visible !

En science, rien n'est banal. Tout s'emboîte, comme il se doit. C'est décrire tout.


Découverte inattendue : le télescope spatial Hubble découvre une concentration de petits trous noirs

Les scientifiques s'attendaient à trouver un trou noir de masse intermédiaire au cœur de l'amas globulaire NGC 6397, mais ils ont plutôt trouvé des preuves d'une concentration de trous noirs plus petits qui s'y cachent. De nouvelles données du télescope spatial NASA/ESA Hubble ont conduit à la première mesure de l'étendue d'une collection de trous noirs dans un amas globulaire dont le cœur s'est effondré.

Les amas globulaires sont des systèmes stellaires extrêmement denses, dans lesquels les étoiles sont étroitement serrées les unes contre les autres. Ils sont également généralement très anciens - l'amas globulaire qui fait l'objet de cette étude, NGC 6397, est presque aussi vieux que l'Univers lui-même. Il se trouve à 7800 années-lumière, ce qui en fait l'un des amas globulaires les plus proches de la Terre. En raison de son noyau très dense, il est connu sous le nom d'amas à noyau effondré.

Cette ancienne boîte à bijoux stellaire, un amas globulaire appelé NGC 6397, brille de la lumière de centaines de milliers d'étoiles. Les astronomes ont utilisé le télescope spatial Hubble de la NASA/ESA pour mesurer la distance de l'amas à 7800 années-lumière. NGC 6397 est l'un des amas globulaires les plus proches de la Terre. Les étoiles bleues de l'amas approchent de la fin de leur vie. Ces étoiles ont épuisé leur carburant hydrogène qui les fait briller. Maintenant, ils convertissent l'hélium en énergie dans leur noyau, qui fusionne à une température plus élevée et apparaît en bleu. La lueur rougeâtre provient d'étoiles géantes rouges qui ont consommé leur carburant hydrogène et se sont agrandies. La myriade de petits objets blancs comprend des étoiles comme notre Soleil. Cette image est composée d'une série d'observations prises de juillet 2004 à juin 2005 avec l'Advanced Camera for Surveys de Hubble. L'équipe de recherche a utilisé la caméra à champ large 3 de Hubble pour mesurer la distance jusqu'à l'amas. Crédit : NASA, ESA et T. Brown et S. Casertano (STScI), Remerciements : NASA, ESA et J. Anderson (STScI)

Lorsqu'Eduardo Vitral et Gary A. Mamon de l'Institut d'Astrophysique de Paris ont entrepris d'étudier le cœur de NGC 6397, ils s'attendaient à trouver des preuves d'un trou noir de « masse intermédiaire » (IMBH). Ceux-ci sont plus petits que les trous noirs supermassifs qui se trouvent au cœur des grandes galaxies, mais plus grands que les trous noirs de masse stellaire formés par l'effondrement d'étoiles massives. Les IMBH sont le « chaînon manquant » tant recherché dans l'évolution des trous noirs et leur simple existence est vivement débattue, bien que quelques candidats aient été trouvés (voir [1] , par exemple).

Image au sol de l'amas globulaire NGC 6397. Crédit : D. Verschatse (Observatoire d'Antilhue, Chili)

Pour rechercher l'IMBH, Vitral et Mamon ont analysé les positions et les vitesses des étoiles de l'amas. Ils l'ont fait en utilisant des estimations précédentes des mouvements propres des étoiles [2] à partir d'images Hubble de l'amas couvrant plusieurs années [3] , en plus des mouvements propres fournis par l'observatoire spatial Gaia de l'ESA, qui mesure avec précision les positions, les distances et les mouvements de étoiles. Connaître la distance à l'amas a permis aux astronomes de traduire les mouvements propres de ces étoiles en vitesses.

"Notre analyse a indiqué que les orbites des étoiles sont proches du hasard dans tout l'amas globulaire, plutôt que systématiquement circulaires ou très allongées", a expliqué Mamon.

"Nous avons trouvé des preuves très solides d'une masse invisible dans les régions centrales denses de l'amas, mais nous avons été surpris de constater que cette masse supplémentaire n'est pas ponctuelle mais s'étend à quelques pour cent de la taille de l'amas", a ajouté Vitral.

Cette composante invisible ne pouvait être constituée que des restes (naines blanches, étoiles à neutrons et trous noirs) d'étoiles massives dont les régions internes se sont effondrées sous leur propre gravité une fois leur combustible nucléaire épuisé. Les étoiles se sont progressivement enfoncées vers le centre de l'amas après des interactions gravitationnelles avec des étoiles moins massives voisines, ce qui a conduit à la faible concentration de masse invisible. En utilisant la théorie de l'évolution stellaire, les scientifiques ont conclu que la majeure partie de la concentration invisible est constituée de trous noirs de masse stellaire, plutôt que de naines blanches ou d'étoiles à neutrons qui sont trop faibles pour être observées.

Les scientifiques s'attendaient à trouver un trou noir de masse intermédiaire au cœur de l'amas globulaire NGC 6397, mais ils ont plutôt trouvé des preuves d'une concentration de trous noirs plus petits qui s'y cachent. De nouvelles données du télescope spatial NASA/ESA Hubble ont conduit à la première mesure de l'étendue d'une collection de trous noirs dans un amas globulaire dont le cœur s'est effondré. Crédit : ESA/Hubble, N. Bartmann

Deux études récentes avaient également proposé que les restes stellaires et en particulier, les trous noirs de masse stellaire, pourraient peupler les régions internes des amas globulaires.

"Notre étude est la première découverte à fournir à la fois la masse et l'étendue de ce qui semble être une collection de trous principalement noirs dans un amas globulaire effondré", a déclaré Vitral.

Sur la photo, la région autour de l'amas globulaire NGC 6397. Crédit : ESA/Hubble, Digitized Sky Survey 2. Remerciements : Davide De Martin

"Notre analyse n'aurait pas été possible sans les données Hubble pour contraindre les régions internes de l'amas et les données Gaia pour contraindre les formes orbitales des étoiles externes, qui à leur tour contraignent indirectement les vitesses des étoiles de premier plan et d'arrière-plan dans le régions intérieures », a ajouté Mamon, témoignant d'une collaboration internationale exemplaire.

Les astronomes notent également que cette découverte soulève la question de savoir si les fusions de ces trous noirs très compacts dans des amas globulaires effondrés peuvent être une source importante d'ondes gravitationnelles récemment détectées par l'expérience LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

Référence : “Est-ce que NGC 6397 contient un trou noir de masse intermédiaire ou un sous-amas interne plus diffus ?” par Eduardo Vitral et Gary A. Mamon, 11 février 2021, Astronomie et astrophysique.
DOI : 10.1051/0004-6361/202039650


Une percée astronomique voit le bruit de fond de l'univers causé par de gigantesques collisions de trous noirs enfin détectés

Une équipe internationale de scientifiques affirme avoir probablement trouvé des traces des ondes gravitationnelles qui traversent l'univers alors que de gigantesques trous noirs interagissent.

Notre connaissance des ondes gravitationnelles suggère que l'univers en regorge. Les ondulations se produisent chaque fois que des trous noirs ou des étoiles à neutrons entrent en collision et chaque fois qu'une étoile s'effondre. Le Big Bang aurait également envoyé les vagues en cascade à travers l'univers comme des ondulations dans un étang.

Over time, the gravitational waves become weak and hard to find, but experts believe they generate a background &lsquohum&rsquo that permeates throughout the universe.

Albert Einstein first theorized the waves way back in 1916, but they weren&rsquot actually detected until nearly a century later. That 2015 discovery scooped the 2017 Nobel Prize in Physics.

If it&rsquos confirmed, the freshly released research would herald yet another major milestone for astronomy, as it would allow scientists to examine extraordinary events, such as black holes colliding, that have not been possible to detect using the techniques of traditional light-based astronomy.

&ldquoIt is incredibly exciting to see such a strong signal emerge from the data,&rdquo said astrophysicist Joseph Simon of the University of Colorado Boulder, who is the lead researcher of the new paper.

However, because the gravitational-wave signal we are searching for spans the entire duration of our observations, we need to carefully understand our noise.

"This leaves us in a very interesting place, where we can strongly rule out some known noise sources, but we cannot yet say whether the signal is indeed from gravitational waves. For that, we will need more data,&rdquo Simon added.

The data in the new study was collected using the Green Bank antenna in West Virginia and the Arecibo Observatory in Puerto Rico before its recent collapse.


What is a black hole?

Though the center is temporarily closed, we are still passionate about sharing science and space exploration. In this series, we’ll take a quick tour through a science or space topic. Today we are exploring black holes.

Black holes have held our attention since their existence was first mathematically predicted by Albert Einstein’s General Theory of Relativity in 1915.

Long before our first sighting of these mysteries, they appeared in science fiction with perhaps one of the first film references in 1966 in Star Trek’s The Naked Time. In this early episode the Starship Enterprise encounters a Black Star and travels back in time three days. John Archibold Wheeler later coined the term “Black Hole” in 1967.

What is a black hole?

The most common way black holes form is from stellar death, when a large star, about 8-10 times the mass of our sun or 8-10 solar masses, reaches the end of its cycle. Inside a star, gravity pulls matter closer together while the nuclear fusion of hydrogen, the star’s fuel, radiates heat and pressure and pushes outward. Once the fuel supply is exhausted, the star implodes causing the outer shell to explode in a supernova.

What happens next depends on the size of the remaining core. If the remaining core of the star is less than 3 solar masses, gravity compresses the electrons and protons forming neutrons. The pressure of neutrons in contact with each other counteracts the force of gravity. The core, now stable and composed primarily of neutrons forms a neutron star.

If the core is greater than 3 solar masses, not even the neutron pressure can counteract the force of gravity and the remaining material will continue to contract and collapse on itself. All of the mass is condensed down into an incredibly small and dense point – the singularity.

The force of gravity is so strong that not even light can escape. The boundary of the black hole is the event horizon.


This artist’s impression depicts a rapidly spinning supermassive black hole surrounded by an accretion disc. This thin disc of rotating material consists of the leftovers of a Sun-like star which was ripped apart by the tidal forces of the black hole. Shocks in the colliding debris as well as heat generated in accretion led to a burst of light, resembling a supernova explosion. Credit: ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser/N. Bartmann

Can you see a black hole?

Although we cannot see the black hole, we can see the gas around it and observe the effects it has on mass and light. As predicted by Einstein, the immense mass and thus gravity of the black hole warps spacetime itself. Until recently, we could only observe this warping of light and gasses near a black hole, but not at its boundaries.

This changed Just a year ago, when the Event Horizon Telescope (ETH) array gave us our first image of the supermassive black hole located in galaxy M87, 53 million light years away. The ETH array is a collaboration of radio telescopes around the world synchronized to function as one virtual massive radio dish to provide a resolution power 4000 times greater than the Hubble Space Telescope. Data from the ETH estimates that the supermassive black hole is about 6.5 billion solar masses with a diameter of 24 billion miles (38 billion kilometers).

Studying black holes

Whether a black star, frozen star or black hole, these bodies still provoke questions, controversy and speculation and remain the fascination of both science and science fiction.

Are their event horizon boundaries “smooth” or “hairy” and surrounded by a ring of fire? Is information entering a black hole lost forever or can it still exist?

It is an exciting time for black hole research. Recent findings have begun to offer us answers via computer modeling and the production of acoustic or “dumb holes” which hope to finally corroborate Hawking radiation, proposed by Stephen Hawking in 1974.

The ETH has since added four additional telescopes, expanding to eight observatories and planning further observations for the spring of 2021. Together with other ground and space-based telescopes, scientists will continue to examine the questions of relativity and unravel the secrets of the universe.

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