Depuis que les ondes gravitationnelles ont été interceptées par des interféromètres tels que le Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO), des progrès considérables ont été réalisés dans la compréhension des systèmes binaires constitués d’un trou noir et d’une étoile à neutrons. On pense que ces systèmes binaires sont relativement répandus dans le cosmos.
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Système binaire composé d’un trou noir et d’une étoile à neutrons
Un système binaire composé d’un trou noir et d’une étoile à neutrons est l’un des plus intéressants car il peut déclencher l’une des plus puissantes émissions d’ondes gravitationnelles connues. Comme l’explique Universe Today, une équipe de chercheurs a créé un nouveau modèle informatique, basé sur de nombreuses données collectées au cours des dernières années, qui met en lumière le processus complet derrière une telle collision.
Un superordinateur pour réaliser la simulation
L’équipe de recherche, dirigée par un scientifique du Yukawa Institute for Theoretical Physics (YITP) de l’université de Kyoto, Kota Hayashi, a envisagé deux scénarios de systèmes binaires. L’un avec un trou noir de 5,4 masses solaires et une étoile à neutrons de 1,35 masse solaire, et l’autre avec un trou noir de 8,1 masses solaires et une étoile à neutrons de 1,35 masse solaire. Pour simuler le processus de fusion, y compris les effets des forces de marée extrêmement puissantes qu’un trou noir communique à son étoile à neutrons compagnon pendant la fusion, les chercheurs ont utilisé le superordinateur Sakura de l’Institut Max Planck de physique gravitationnelle (MPIGP) à Potsdam.
Le processus de fusion prend 1 à 2 secondes
Les chercheurs ont découvert que le processus de fusion, dans son intégralité, se produit en 1 à 2 secondes. Bien que cette période puisse sembler très courte, expliquent les chercheurs, il se passe en réalité beaucoup de choses. Dans un premier temps, les orbites des objets commencent à se modifier fortement, puis les forces de marée du trou noir commencent à agir, entraînant l’éjection de matière de l’étoile à neutrons, puis un disque d’accrétion se forme autour du trou noir (constitué de matière provenant de l’étoile à neutrons elle-même).
Jet relativiste
En plus du disque d’accrétion, une sorte de “jet relativiste” est créé, de la matière qui “rebondit” en raison de la forte vitesse de rotation et parvient à échapper à l’intense force gravitationnelle du trou noir. Et ce sont probablement ces jets qui sont à l’origine des puissants sursauts gamma qui proviennent de ces fusions et qui restent très mystérieux à ce jour. Les simulations ont également suggéré que le jet sortant a probablement fritté divers éléments lourds, dont le platine et l’or.
