Crédit d'image: Chandra
Beaucoup d'étoiles que nous voyons dans les amas d'étoiles globulaires sont en fait des étoiles binaires, formées lorsque deux étoiles se prennent dans la gravité de l'autre. Chandra peut détecter la signature radiographique unique émise par une étoile à neutrons, invisible dans un télescope optique. La recherche semble indiquer que ces binaires des étoiles à neutrons se forment beaucoup plus souvent dans les amas globulaires que dans d'autres parties d'une galaxie.
L’Observatoire de rayons X Chandra de la NASA a confirmé que les rencontres rapprochées entre les étoiles forment des systèmes à double étoile émettant des rayons X dans des amas d’étoiles globulaires denses. Ces binaires à rayons X ont un processus de naissance différent de celui de leurs cousins en dehors des amas globulaires et devraient avoir une profonde influence sur l'évolution de l'amas.
Une équipe de scientifiques dirigée par David Pooley du Massachusetts Institute of Technology à Cambridge a profité de la capacité unique de Chandra pour localiser et résoudre précisément les sources individuelles afin de déterminer le nombre de sources de rayons X dans 12 amas globulaires de notre Galaxie. La plupart des sources sont des systèmes binaires contenant une étoile effondrée telle qu'une étoile à neutrons ou une étoile naine blanche qui extrait la matière d'une étoile compagnon normale semblable au Soleil.
"Nous avons constaté que le nombre de binaires radiographiques est étroitement corrélé avec le taux de rencontres entre les étoiles dans les amas", a déclaré Pooley. «Notre conclusion est que les binaires sont formés à la suite de ces rencontres. Il s'agit de nourrir et non de la nature. »
Une étude similaire dirigée par Craig Heinke du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, dans le Massachusetts, a confirmé cette conclusion et a montré qu'environ 10% de ces systèmes binaires à rayons X contiennent des étoiles à neutrons. La plupart de ces étoiles à neutrons sont généralement calmes, passant moins de 10% de leur temps à se nourrir activement de leur compagnon.
Un amas globulaire est une collection sphérique de centaines de milliers, voire de millions d'étoiles qui bourdonnent les unes dans les autres dans une ruche stellaire liée par gravitation qui a environ une centaine d'années-lumière de diamètre. Les étoiles d'un amas globulaire ne sont souvent éloignées que d'un dixième d'une année-lumière. À titre de comparaison, l'étoile la plus proche du Soleil, Proxima Centauri, est à 4,2 années-lumière.
Avec autant d'étoiles se déplaçant si près les unes des autres, les interactions entre les étoiles se produisent fréquemment dans les amas globulaires. Les étoiles, bien que rarement en collision, se rapprochent suffisamment pour former des systèmes d'étoiles binaires ou amener les étoiles binaires à échanger des partenaires dans des danses complexes. Les données suggèrent que les systèmes binaires à rayons X sont formés en amas denses appelés amas globulaires environ une fois par jour quelque part dans l'univers.
Les observations faites par le satellite à rayons X Uhuru de la NASA dans les années 1970 ont montré que les amas globulaires semblaient contenir un nombre disproportionné de sources binaires à rayons X par rapport à la Galaxie dans son ensemble. Normalement, seulement une étoile sur un milliard fait partie d'un système binaire à rayons X contenant une étoile à neutrons, alors que dans les amas globulaires, la fraction ressemble plus à une sur un million.
La présente recherche confirme les suggestions antérieures selon lesquelles la chance de former un système binaire à rayons X est considérablement augmentée par la congestion dans un amas globulaire. Dans ces conditions, deux processus, connus sous le nom de collisions d'échange à trois étoiles et de captures de marée, peuvent entraîner une multiplication par mille du nombre de sources de rayons X dans les amas globulaires.
Dans une collision d'échange, une étoile à neutrons solitaire rencontre une paire d'étoiles ordinaires. L'intensité de la gravité de l'étoile à neutrons peut inciter l'étoile ordinaire la plus massive à «changer de partenaire» et à s'associer à l'étoile à neutrons tout en éjectant l'étoile plus légère.
Une étoile à neutrons pourrait également faire une collision rasante avec une seule étoile normale, et la gravité intense de l'étoile à neutrons pourrait déformer la gravité de l'étoile normale dans le processus. L'énergie perdue dans la distorsion pourrait empêcher l'étoile normale de s'échapper de l'étoile à neutrons, conduisant à ce qu'on appelle la capture de marée.
"En plus de résoudre un mystère de longue date, les données de Chandra offrent une opportunité pour une compréhension plus profonde de l'évolution des amas globulaires", a déclaré Heinke. "Par exemple, l'énergie libérée dans la formation de systèmes binaires proches pourrait empêcher les parties centrales de l'amas de s'effondrer pour former un trou noir massif."
Le Marshall Space Flight Center de la NASA, à Huntsville, en Alberta, gère le programme Chandra pour le Bureau des sciences spatiales, siège de la NASA, Washington. Northrop Grumman de Redondo Beach, Californie, anciennement TRW, Inc., était le principal entrepreneur de développement de l'observatoire. Le Smithsonian Astrophysical Observatory contrôle les opérations scientifiques et aériennes du Chandra X-ray Center à Cambridge, Mass.
Source d'origine: Chandra News Release
