Les étoiles d’hypervelocité (HVSS) ont d’abord théorisées à la fin des années 1980. En 2005, le premières découvertes ont été confirmés. Les HVS voyagent beaucoup plus rapidement que les étoiles normales, et parfois, ils peuvent dépasser la vitesse d’évasion galactique. Les astronomes estiment que la Voie lactée contient environ 1 000 HVS, et de nouvelles recherches montrent que certaines d’entre elles proviennent de la galaxie satellite de la Voie lactée, le grand nuage Magellanic (LMC).
Le LMC a-t-il un trou noir supermassif (SMBH) qui éjecte des HVSS dans la Voie lactée?
La plupart des stars de la Voie lactée voyagent à environ 100 km / s, tandis que les HVS peuvent voyager aussi rapidement que 1 000 km / s. La pensée établie, étayée par les preuves existantes, dit que HVSS provient du centre galactique. Les astronomes pensent qu’ils proviennent de systèmes d’étoiles binaires qui se rapprochent trop SGR. UN*la voie laiteuse SMBH.
Dans ce scénario, l’une des étoiles binaires est capturée par le trou noir, et l’autre est éjecté comme un HVS. C’est ce qu’on appelle le Mécanisme des collines. En fait, certaines des preuves initiales soutenant l’existence de SGR. Un * était basé sur un mouvement rapide étoiles dans le centre galactique par le mécanisme des collines.
Nouvelles recherches soumises à Le journal astrophysique montre qu’un nombre surprenant de HVSS de la Voie lactée ne vient pas du centre galactique mais du LMC. Il est intitulé « Les étoiles d’hypervelocité retracent un trou noir supermassif dans le grand nuage Magellanic. » L’auteur principal est Jiwon Han, étudiant diplômé au Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics qui étudie l’archéologie galactique, et c’est disponible sur arxiv serveur de préimprimée.
En 2006, les chercheurs ont publié les résultats d’une enquête sur HVSS dans la Voie lactée. Cette enquête a détecté 21 HVSS qui étaient des étoiles de séquence principale de type B non liées dans le halo extérieur de la Voie lactée. Leurs propriétés étaient conformes aux étoiles éjectées du centre galactique par le mécanisme des collines. Dans cette nouvelle recherche, les astronomes ont revu ces stars. Ils avaient une aide qui n’était pas disponible en 2006: le vaisseau spatial Gaia de l’ESA.
Gaia est notre super-héros de mesurer les étoiles. Il se trouve au point L2 de la Terre Soleil, où il mesure 2 milliards d’objets, principalement des étoiles et suit leurs positions et vitesses. Han et ses collègues ont revu les 21 HVSS en utilisant les mouvements appropriés fournis par Gaia. Gaia, une mission qui a motivé des progrès substantiels dans notre compréhension de la Voie lactée, est revenu.
« Nous constatons que la moitié des HVS non liés découverts par l’enquête HVS retracent non pas au centre galactique, mais au LMC », écrivent Han et ses co-auteurs.
Cela les a motivés à creuser plus profondément. Les chercheurs ont construit un modèle basé sur des étoiles simulées qui ont été éjectées par un SMBH dans le LMC. « Les distributions spatiales et cinématiques prévues des HVS simulées sont remarquablement similaires aux distributions observées », écrivent les auteurs.
Pourrait-il y avoir une autre cause profonde du HSVS? Les explosions de supernova peuvent éjecter des étoiles, tout comme les interactions gravitationnelles dynamiques. Ceux-ci ne peuvent pas les expliquer, selon les auteurs. « Nous constatons que le taux de natalité et le regroupement de LMC HVSS ne peuvent pas être expliqués par les fugueurs de supernova ou les scénarios d’éjection dynamique n’impliquant pas un SMBH », expliquent les auteurs.
Un élément de preuve clé soutenant un trou noir dans le LMC est une surdensité. Appelé la surdensité Leo, c’est une région vers la constellation de Leo qui contient une densité d’étoiles plus élevée que les régions environnantes. Han et ses co-chercheurs disent que leur modèle produit également cette même surdensité. Un SMBH avec environ 600 000 masses solaires dans le LMC lance des étoiles dans la Voie lactée, dont certaines sont HVSS, dont certaines résident désormais dans la surdensité.
Leur modèle montre que presque toutes les étoiles de la surdensité LEO provenaient du LMC et de son SMBH, que les auteurs décrivent comme « un résultat curieux ». Pour mieux le comprendre, ils ont déterré le fonctionnement du mécanisme des collines.
« Les principaux ingrédients du mécanisme des collines sont les suivants: (1) la masse de LMC, (2) les masses d’étoiles binaires, (3) les séparations binaires avant la perturbation des marées, (4) les distances péricentriques de l’orbite binaire autour du SMBH », le » Les auteurs écrivent. Ce sont des entrées dans le mécanisme des collines, et les sorties sont des probabilités d’éjection et des vitesses pour les étoiles individuelles.
Pour les étoiles éjectées, les chercheurs ont intégré leurs orbites en avant pendant 400 millions d’années pour voir où ils iraient. « Nous« observons finalement »la population d’étoiles qui en résulte du cadre de repos galactique à l’heure actuelle et appliquons une fonction de sélection pour correspondre aux contraintes d’observation de l’enquête HVS», écrivent les auteurs.
Les implications de cette recherche pourraient être une grande portée. La pensée actuelle dit que toutes les grandes galaxies contiennent un SMBH mais que les plus petites galaxies ne le font pas. Il existe des preuves que les petites galaxies peuvent les héberger, mais dans les galaxies naines comme le LMC, par exemple, les trous noirs peuvent ne pas être suffisamment massifs pour être considérés comme des SMBH réels, selon l’endroit où se trouve la coupure. De plus, ils sont plus difficiles à détecter dans les galaxies naines car ils peuvent ne pas activement accréter de matière.
Cette recherche change les choses.
Il montre que la présence d’un trou noir ne génère pas HVSS seul; Le mouvement de la galaxie contribue également. Les études futures du HVSS doivent considérer le mouvement galactique.
L’étude a également des ramifications pour notre compréhension de la croissance et de l’évolution des galaxies. Si les astrophysiciens manquent des trous noirs dans des galaxies plus petites, cela signifie que nos théories de l’évolution galactique manquent probablement de données conséquentes.
Des recherches supplémentaires sur HVSS prendront en compte ces résultats. Les données GAIA peuvent aider à trouver plus de HVSS lorsque davantage devient disponible dans les versions futures de données. Cela signifie plus de points de données, ce que les scientifiques recherchent toujours. Avec ces données, les chercheurs peuvent créer des modèles plus détaillés et développer des théories plus strictes sur HVSS et comment elles sont générées.
Plus d’informations:
Jiwon Jesse Han et al, Hypervelocity Stars Trace un trou noir supermassif dans le grand nuage Magellanic, arxiv (2025). Doi: 10.48550 / arxiv.2502.00102