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Gaia, bientôt J-100!

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Superbe (double) découverte ! Non seulement les mesures de Gaia vont permettre de découvrir des milliers d'exoplanètes, mais ce sont maintenant les trous noirs qui sont révélés ! Et le plus proche de nous n'est qu'à 1.500 a.l

Qui sait s'il n'y en a pas plein d'autres sur notre paillasson ?

 

Traduction automatique :

https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Gaia/Gaia_discovers_a_new_family_of_black_holes


Gaia découvre une nouvelle famille de trous noirs
Nouvelle population de trous noirs


En utilisant les données de la mission Gaia de l’ESA, les astronomes ont découvert non seulement le trou noir le plus proche, mais aussi le deuxième plus proche de la Terre. Les trous noirs, Gaia BH1 et Gaia BH2, sont respectivement situés à seulement 1560 années-lumière de nous en direction de la constellation d’Ophiuchus et à 3800 années-lumière dans la constellation du Centaure. En termes galactiques, ces trous noirs résident dans notre arrière-cour cosmique.

 

Les deux trous noirs ont été découverts en étudiant le mouvement de leurs étoiles compagnons. Un étrange « oscillation » dans le mouvement des étoiles dans le ciel indiquait qu’elles étaient en orbite autour d’un objet très massif. Dans les deux cas, les objets sont environ dix fois plus massifs que notre Soleil. D’autres explications pour ces compagnons massifs, comme les systèmes à deux étoiles, ont été exclues car ils ne semblent pas émettre de lumière.
Jusqu’à récemment, tous les trous noirs connus des astronomes étaient découverts par émission de lumière – généralement aux rayons X et aux longueurs d’onde radio – produite par la chute de matière. Les nouveaux trous noirs sont vraiment noirs et ne peuvent être détectés que par leurs effets gravitationnels. La distance des étoiles au trou noir, et les orbites des étoiles qui les entourent, sont beaucoup plus longues que pour d’autres systèmes binaires connus de trous noirs et d’étoiles. Ces paires étoile-trou noir plus proches, appelées binaires à rayons X, ont tendance à être très brillantes en rayons X et en lumière radio, et donc plus faciles à trouver. Mais les nouvelles découvertes suggèrent que les trous noirs dans les binaires plus larges sont plus courants.

 

« Ce qui distingue ce nouveau groupe de trous noirs de ceux que nous connaissions déjà, c’est leur large séparation de leurs étoiles compagnons. Ces trous noirs ont probablement une histoire de formation complètement différente de celle des binaires à rayons X », explique Kareem El-Badry, découvreur des nouveaux trous noirs et chercheur au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics aux États-Unis et à l’Institut Max-Planck d’astronomie à Heidelberg, en Allemagne.

Les trous noirs ont été découverts en utilisant les données de Gaia. Gaia mesure avec précision les positions et les mouvements de milliards d’étoiles. Le mouvement des étoiles contre le ciel peut donner des indices essentiels sur les objets qui influencent gravitationnellement ces étoiles. Ces objets peuvent inclure d’autres étoiles, des exoplanètes et aussi des trous noirs.


Mouvement de milliards d’étoiles
« L’exactitude des données de Gaia était essentielle pour cette découverte. Les trous noirs ont été trouvés en repérant la minuscule oscillation de son étoile compagnon en orbite autour d’elle. Aucun autre instrument n’est capable de telles mesures », explique Timo Prusti, scientifique du projet Gaia de l’ESA.
Gaia a fourni des mesures précises du mouvement dans trois directions, mais pour comprendre plus précisément comment les étoiles se sont éloignées et se sont rapprochées de nous, des mesures de vitesse radiale supplémentaires étaient nécessaires. Les observatoires au sol les ont fournis pour les trous noirs nouvellement découverts, ce qui a donné l’indice final pour conclure que les astronomes avaient détecté des trous noirs.


Trous noirs invisibles
Les trous noirs ne sont souvent pas complètement invisibles. Lorsque de la matière tombe sur eux, ils peuvent émettre de la lumière à la radio et aux rayons X. Pour le deuxième trou noir de Gaia, l’observatoire de rayons X Chandra de la NASA et le radiotélescope sud-africain MeerKAT au sol ont cherché cette lumière, mais ils n’ont pu repérer aucun signal.

« Même si nous n’avons rien détecté, cette information est incroyablement précieuse car elle nous en dit long sur l’environnement autour d’un trou noir. Il y a beaucoup de particules qui sortent de l’étoile compagnon sous forme de vent stellaire. Mais parce que nous n’avons pas vu de lumière radio, cela nous indique que le trou noir n’est pas un grand mangeur et que peu de particules traversent son horizon des événements. Nous ne savons pas pourquoi, mais nous voulons le savoir! », explique Yvette Cendes, qui a aidé à découvrir le deuxième trou noir et est astronome au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics aux États-Unis.

Le nouveau type de trou noir n’émet aucune lumière, ce qui les rend pratiquement invisibles, probablement parce qu’ils sont beaucoup plus éloignés de leurs étoiles compagnons. Gaia BH1 et Gaia BH2 ont les orbites les plus largement séparées de tous les trous noirs connus. Le fait qu’ils soient également les trous noirs connus les plus proches de la Terre suggère que de nombreux autres trous noirs similaires dans des binaires larges attendent toujours d’être découverts.

« C’est très excitant parce que cela implique maintenant que ces trous noirs sur de larges orbites sont en fait communs dans l’espace - plus communs que les binaires où le trou noir et l’étoile sont plus proches. Mais le problème est de les détecter. La bonne nouvelle est que Gaia prend toujours des données, et sa prochaine publication de données (en 2025) contiendra beaucoup plus de ces étoiles avec des compagnons de trous noirs mystérieux », explique Yvette.

La prochaine publication de données de Gaia sera basée sur 66 mois d’observations et contiendra des informations améliorées sur les orbites des étoiles. En attendant, les astronomes seront occupés à déterminer d’où viennent ces trous noirs sur de larges orbites.

Kareem El-Badry souligne : « Nous soupçonnions qu’il pouvait exister des trous noirs dans des systèmes plus larges, mais nous ne savions pas comment ils se seraient formés. Leur découverte signifie que nous devons adapter nos théories sur l’évolution des systèmes d’étoiles binaires car on ne sait pas encore comment ces systèmes se forment.

 

Le consortium de traitement et d’analyse des données de Gaia développe des méthodes pour identifier les binaires astrométriques avec des compagnons compacts. Nous espérons fournir un bon échantillon de candidats dans la prochaine publication des données Gaia », a déclaré Tsevi Mazeh, membre de l’équipe de l’Université de Tel Aviv. La communauté scientifique se réjouit à l’idée d’étendre encore cette nouvelle population de trous noirs dormants.

 

Notes pour les éditeurs:
"A red giant orbiting a black hole » par Kareem El-Badry et al., est publié dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/521/3/4323/7093135.

« Image de la semaine: la première découverte de trou noir de Gaia: Gaia BH1 » par Tineke Roegiers.

 

Le 13 juin 2022, Gaia a publié, pour la première fois, les résultats de son "non-single star processing". L’étude des étoiles binaires Gaia surpasse tous les travaux sur les étoiles binaires des deux derniers siècles. Ces deux trous noirs ont été découverts en étudiant deux des solutions de ce catalogue de plus de 813 000 systèmes d’étoiles binaires. Gaia Data Release 4 devrait encore augmenter la précision des solutions d’étoiles binaires, révélant peut-être de nombreux autres candidats passionnants pour le suivi.

 

 

GBH1 & GBH2.JPG

GaiaBH1b.png

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Le 30/03/2023 à 15:40, jackbauer 2 a dit :

Non seulement les mesures de Gaia vont permettre de découvrir des milliers d'exoplanètes, mais ce sont maintenant les trous noirs qui sont révélés ! Et le plus proche de nous n'est qu'à 1.500 a.l

Qui sait s'il n'y en a pas plein d'autres sur notre paillasson ?

 

Et bien d'après cet article sur le site de C&E (faut être abonné) il y en aurait à seulement 147 a.l :

 

https://www.cieletespace.fr/actualites/l-amas-des-hyades-cache-deux-ou-trois-trous-noirs

 

L’amas des Hyades cache deux ou trois trous noirs 
C’est l’un des amas d’étoiles les plus connus du ciel. Le plus proche, aussi. L’amas des Hyades, visible à l’œil nu dans la constellation du Taureau, cacherait en son cœur les trous noirs les plus proches du Système solaire. Leur présence se révèle dans des données récentes de la sonde Gaïa.
Vous ne regarderez plus les Hyades de la même manière. Selon une équipe menée par l’astrophysicien Stefano Torniamenti, de l’université de Padoue, le bel amas d’étoiles qui jouxte Aldébaran dans la constellation du Taureau contiendrait en effet deux ou trois trous noirs. Les Hyades, qui comptent 724 étoiles « de 0,1 à 2,6 masses solaires », sont situées « à une distance de 45 parsecs », précisent les chercheurs dans leur étude publiée ce mois-ci. Autrement dit à seulement 147 années-lumière. D’une dizaine de masses solaires chacun, les trois nouveaux spécimens seraient donc les trous noirs les plus proches du Système solaire !

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https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Gaia/New_Gaia_release_reveals_rare_lenses_cluster_cores_and_unforeseen_science

 

extrait :

 

Bien que Gaia n’ait pas été conçu pour la cosmologie, ses nouvelles découvertes scrutent profondément l’Univers lointain, à la recherche d’objets insaisissables et passionnants qui contiennent des indices sur certaines des plus grandes questions de l’humanité sur le cosmos: les lentilles gravitationnelles.
(...)
« Gaia est un véritable chercheur de lentilles », explique Christine Ducourant, co-auteure du Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, en France, et membre de la collaboration Gaia. « Grâce à Gaia, nous avons découvert que certains des objets que nous voyons ne sont pas simplement des étoiles, même s’ils leur ressemblent. Ce sont en fait des quasars à lentille très éloignée – des noyaux galactiques extrêmement brillants et énergétiques alimentés par des trous noirs. Nous présentons maintenant 381 candidats solides pour les quasars à lentilles, dont 50 que nous jugeons très probables : une mine d’or pour les cosmologistes, et le plus grand ensemble de candidats jamais publié en même temps. »

 

 

Gaia_locates_hundreds_of_lensed_quasar_candidates_in_new_data_release.png

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Une très intéressante conférence de François Hammer, avec les derniers résultats de GAIA sur la masse de la Voie Lactée , l'estimation de son contenu en matière noire et la prise en compte des amas globulaires et des galaxies naines.

 

Pas mal de surprises à la clé: GAIA permet d'étudier la Galaxie "in situ", ce qui soulève bien des questions quand on compare les résultats ainsi obtenus avec ce qu'on peut déduire des courbes de rotation des autres galaxies (la fameuse  "courbe distance au centre/vitesse" qui trahit la présence de matière noire ):

 

 

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Merci JP pour cette information: la conférence est juste géniale !!!! Que d'infos et une vue complètement nouvelle du sujet des courbes de rotation des galaxies. J'aurais vraiment aimé être à cette conférence pour pouvoir poser des questions à la fin. Ces conférences de la SAF sont très souvent passionantes. Et puis GAIA !!!!!!! Quel instrument/mission fantastique, ça révolutionne toute l'astro: top top top.

 

Arnaud

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https://www.eso.org/public/france/news/eso2408/?lang

 

Découverte du trou noir stellaire le plus massif de notre galaxie

 

Des astronomes ont identifié le trou noir stellaire le plus massif découvert à ce jour dans la Voie lactée. Ce trou noir a été repéré dans les données de la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne parce qu'il impose un étrange mouvement d'oscillation à l'étoile qui l'accompagne et qui est en orbite autour de lui. Les données du Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire Européen Austral et d'autres observatoires au sol ont permis de vérifier la masse du trou noir, qui atteint le chiffre impressionnant de 33 fois celle du Soleil.

 

Les trous noirs stellaires sont formés par l'effondrement d'étoiles massives et ceux qui ont été identifiés précédemment dans la Voie lactée sont en moyenne 10 fois plus massifs que le Soleil. Même le deuxième trou noir stellaire le plus massif connu dans notre galaxie, Cygnus X-1, n'atteint que 21 masses solaires, ce qui rend exceptionnelle cette nouvelle observation de 33 masses solaires [1].

 

Fait remarquable, ce trou noir est également extrêmement proche de nous : à seulement 2 000 années-lumière dans la constellation de l'Aigle. En termes de distance par rapport à la Terre il est donc en seconde position parmi les trous noirs connus à ce jour. Baptisé Gaia BH3 ou BH3 en abrégé, il a été découvert alors que l'équipe examinait les observations de Gaia en vue d'une prochaine publication de données. "Personne ne s'attendait à trouver un trou noir de grande masse tapi à proximité, non détecté jusqu'à présent", explique Pasquale Panuzzo, membre de la collaboration Gaia et chercheur du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) français à l'Observatoire de Paris - PSL. "C'est le genre de découverte que l'on ne fait qu'une fois dans sa vie de chercheur."

 

Pour confirmer cette découverte, la collaboration Gaia a utilisé des données provenant d'observatoires au sol, notamment du spectrographe UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) du VLT de l'ESO, situé dans le désert d'Atacama au Chili [2]. Ces observations ont révélé des propriétés essentielles de l'étoile compagnon qui, associées aux données de Gaia, ont permis aux astronomes de mesurer avec précision la masse de BH3.

Des astronomes ont découvert des trous noirs de masse similaire en dehors de notre galaxie (en utilisant une méthode de détection différente) et ont émis la théorie qu'ils pourraient se former à partir de l'effondrement d'étoiles dont la composition chimique ne contient que très peu d'éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium. On pense que ces étoiles pauvres en métaux perdent moins de masse au cours de leur vie et qu'il leur reste donc plus de matière pour produire des trous noirs de grande masse après leur mort. Mais jusqu'à présent, il n'existait pas de preuves établissant un lien direct entre les étoiles pauvres en métaux et les trous noirs de grande masse.

 

Les paires d'étoiles ont tendance à avoir des compositions similaires, ce qui signifie que le compagnon de BH3 contient des indices importants sur l'étoile qui s'est effondrée pour former ce trou noir exceptionnel. Les données UVES ont montré que le compagnon était une étoile très pauvre en métaux, ce qui indique que l'étoile qui s'est effondrée pour former BH3 était également pauvre en métaux, comme prévu.

L'étude, dirigée par Pasquale Panuzzo, est publiée aujourd'hui dans la revue Astronomy & Astrophysics. "Nous avons pris la décision exceptionnelle de publier cet article basé sur des données préliminaires avant la publication prochaine des données Gaia, en raison de la nature unique de cette découverte", explique Elisabetta Caffau, chercheuse CNRS à l'Observatoire de Paris - PSL, co-autrice de l'article et membre de la collaboration Gaia. La mise à disposition précoce des données permettra à d'autres astronomes de commencer à étudier ce trou noir dès maintenant, sans attendre la publication des données complètes, prévue pour la fin de l'année 2025 au plus tôt.

 

D'autres observations de ce système pourraient permettre d'en savoir plus sur son histoire et sur le trou noir lui-même. L'instrument GRAVITY de l'interféromètre du VLT de l'ESO, par exemple, pourrait aider les astronomes à déterminer si ce trou noir attire de la matière de son environnement et à mieux comprendre cet objet passionnant.

 

 

eso2408a.jpg

Vue d'artiste décrivant l' étoile qui gravite autour du TN

 

Animation (le TN est en rouge) :

 

Les 3 TN découverts dans notre galaxie grâce à GAIA :

 

GLRLoKlXIAA0O36.jpg

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https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2408/eso2408a-panuzzo-et-al.pdf

 

Gaia BH3 =  Gaia DR3 4318465066420528000  = TIC 73788466   

 

LS II +14 13 -- High Proper Motion Star     source:  simbad

 

https://exofop.ipac.caltech.edu/tess/target.php?id=73788466

 

V = 11.513   mag 

 

period  =>  11.6  ans (4253.1 ± 98.5  jours)   

E = 0.7291 ± 0.0048

A = 16.17 ± 0.27  (UA)

 

2018 année    prochaine    2029  année  

 

trou noir = 33 masses solaires

l'étoile  = 0.76 masses solaires

 

image.png.5f5db558782beb2b2babfc938ea61834.png

 

image.png.5dcab7e3c2da6ddd2c3690bc3e338c87.png

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