La plupart des étoiles de notre galaxie se comportent de façon prévisible, en orbite autour du centre de la Voie lactée à des vitesses d'environ 100 km / s (62 mi / s). Mais certaines étoiles atteignent des vitesses nettement supérieures, au point qu'elles sont même capables d'échapper à l'attraction gravitationnelle de la galaxie. Celles-ci sont connues sous le nom d'étoiles à hypervitesse (HVS), un type d'étoile rare qui serait le résultat d'interactions avec un trou noir supermassif (SMBH).
L'existence du HVS est quelque chose que les astronomes ont théorisé pour la première fois à la fin des années 1980, et seulement 20 ont été identifiés jusqu'à présent. Mais grâce à une nouvelle étude d'une équipe d'astronomes chinois, deux nouvelles étoiles à hypervitesse ont été ajoutées à cette liste. Ces étoiles, qui ont été désignées LAMOST-HVS2 et LAMOST-HVS3, se déplacent à des vitesses allant jusqu'à 1000 km / s (620 mi / s) et seraient originaires du centre de notre galaxie.
L’étude qui décrit les résultats de l’équipe, intitulée «Découverte de deux nouvelles étoiles à hypervitesse à partir des relevés spectroscopiques LAMOST», a récemment été publiée en ligne. Dirigée par Yang Huang de l'Institut du Sud-Ouest pour la recherche en astronomie de l'Université du Yunnan à Kunming, en Chine, l'équipe s'est appuyée sur les données du télescope spectroscopique à fibre multi-objets à grande zone céleste (LAMOST) pour détecter ces deux nouvelles étoiles à hypervitesse.
Les astronomes estiment qu'il n'existe que 1 000 HVS dans la Voie lactée. Étant donné qu'il y a jusqu'à 200 milliards d'étoiles dans notre galaxie, cela ne représente que 0,000000005% de la population galactique. Alors que ces étoiles sont censées provenir du centre de notre galaxie - soi-disant en raison de l'interaction avec notre SMBH, Sagittaire A * - elles parviennent à voyager assez loin, parfois même à s'échapper complètement de notre galaxie.
C'est pour cette raison même que les astronomes s'intéressent tellement au HVS. Compte tenu de leur vitesse et des vastes distances qu'ils peuvent parcourir, leur suivi et la création d'une base de données de leurs mouvements pourraient imposer des contraintes sur la forme du halo de matière noire de notre galaxie. C'est pourquoi le Dr Huang et ses collègues ont commencé à passer au crible les données LAMOST pour trouver des preuves d'un nouveau HVS.
Situé dans la province du Hebei, au nord-ouest de la Chine, l'observatoire LAMOST est géré par l'Académie chinoise des sciences. En cinq ans, cet observatoire a réalisé un levé spectroscopique de 10 millions d'étoiles dans la Voie lactée, ainsi que des millions de galaxies. En juin 2017, LAMOST a publié sa troisième publication de données (DR3), qui comprenait les spectres obtenus lors de l'enquête pilote et ses trois premières années d'enquêtes régulières.
Contenant des spectres de haute qualité de 4,66 millions d'étoiles et les paramètres stellaires de 3,17 millions supplémentaires, DR3 est actuellement le plus grand ensemble spectral public et catalogue de paramètres stellaires au monde. Déjà, les données LAMOST avaient été utilisées pour identifier une étoile à hypervitesse, une étoile de type B1IV / V (séquence principale sous-géante bleue / sous-naine) qui était de 11 masses solaires, 13490 fois plus lumineuse que notre Soleil, et avait une température effective de 26 000 K (25 727 ° C; 46 340 ° F).
Ce HVS a été désigné LAMOST-HSV1, en l'honneur de l'observatoire. Après avoir détecté deux nouveaux HVS dans les données LAMOST, ces étoiles ont été désignées comme LAMOST-HSV2 et LAMOST-HSV3. Il est intéressant de noter que ces HVS nouvellement découverts sont également des sous-nains bleus de séquence principale - ou une étoile de type B2V et B7V, respectivement.
Alors que HSV2 est de 7,3 masses solaires, est 2399 fois plus lumineux que notre soleil et a une température effective de 20 600 K (20 327 ° C; 36 620 ° F), HSV3 est de 3,9 masses solaires, est 309 fois plus lumineux que le soleil, et a une température effective de 14 000 K (24 740 ° C; 44 564 ° F). Les chercheurs ont également examiné les origines possibles des trois HVS en fonction de leur position spatiale et de leur temps de vol.
En plus de considérer qu'elles sont originaires du centre de la Voie lactée, elles envisagent également des possibilités alternatives. Comme ils le disent dans leur étude:
«Les trois HVS sont tous associés spatialement à de jeunes structures stellaires connues près du GC, ce qui soutient une origine GC pour eux. Cependant, deux d'entre eux, à savoir LAMOST-HVS1 et 2, ont des durées de vie inférieures à leurs temps de vol, ce qui indique qu'ils n'ont pas assez de temps pour voyager du GC aux positions actuelles à moins qu'ils ne soient des retardataires bleus (comme dans le cas de HVS HE 0437-5439). Le troisième (LAMOST-HVS3) a une durée de vie supérieure à son temps de vol et n'a donc pas ce problème.
En d'autres termes, les origines de ces étoiles sont toujours un mystère. Au-delà de l'idée qu'ils ont été accélérés en interagissant avec la SMBH au centre de notre galaxie, l'équipe a également examiné d'autres possibilités qui ont été suggérées au fil des ans.
Comme ils le déclarent dans cette étude, ceux-ci «incluent les débris de marée d'une galaxie naine accrétée et perturbée (Abadi et al. 2009), les étoiles compagnes survivantes des explosions de type Ia supernova (SNe Ia) (Wang et Han 2009), le résultat d'interaction dynamique entre plusieurs étoiles (par exemple, Gvaramadze et al. 2009), et les fugueurs éjectés du Grand Nuage de Magellan (LMC), en supposant que ce dernier héberge un MBH (Boubert et al. 2016). »
À l'avenir, Huang et ses collègues indiquent que leur étude bénéficiera d'informations supplémentaires qui seront fournies par la mission Gaia de l'ESA, qui, selon eux, apporteront un éclairage supplémentaire sur le comportement et la provenance du HVS. Comme ils le déclarent dans leurs conclusions:
«Les mesures de mouvement correctes précises à venir par Gaia devraient fournir une contrainte directe sur leurs origines. Enfin, nous nous attendons à ce que davantage de HVS soient découverts par les levés spectroscopiques LAMOST en cours et, par conséquent, à imposer des contraintes supplémentaires sur la nature et les mécanismes d'éjection des HVS. »
