Clătite stelare la originea unor explozii de raze gamma

Laurent Sacco

Jurnalist

Publicat la 19.04.2010

Exploziile de raze gamma se încadrează în cea mai mare parte în două clase majore, unele cauzate de hipernove, altele de coliziunile stelelor de neutroni. Conform simulărilor digitale realizate de Matthieu Brassart și Jean-Pierre Luminet, de la Observatorul Paris-Meudon, unele explozii sunt explicate prin efectul forțelor mareelor din găurile negre galactice atunci când o stea care trece în apropierea orizontului lor este aplatizată de două ori înainte de a fi mărunțită de un termonuclear. explozie.

Impresia unui artist care arată dislocarea unei stele care a trecut prea aproape de o gaură neagră. Mai întâi este turtit ca o clătită de forțele mareelor înainte de a exploda, eliberând gaz înghițit de gaura neagră. Credit: NASA-CXCM, Weiss

Este un an care începe cu o explozie pentru Jean-Pierre Luminet, astrofizicianul și cosmologul bine cunoscut de cititorii Futura-Sciences. După publicarea ultimei sale biografii fictive a fondatorilor astronomiei moderne, Newton's Wig, în care arată că simbolul științei pozitiviste, Isaac Newton, a fost și „ultimul magilor”, în cuvintele economistului britanic John Keynes, el propune astăzi, împreună cu colegul său Matthieu Brassart, o nouă explicație pentru a explica exploziile de raze gamma .

Pentru a o înțelege, trebuie să ne întoarcem la opera lui Edouard Roche, matematicianul și astronomul francez la originea celebrei limite Roche. Exprimă faptul că există o distanță limită de apropiere a unui corp ceresc mic în vecinătatea unui corp mai mare.

Edouard Roche. Credit: Universitatea Montpellier 2

Sub aceasta, forțele de maree ale corpului principal sunt atât de mari încât dislocă corpul mic, incapabil să-și mențină coeziunea sub propria gravitație. Limitată inițial la planete, noțiunea de limită Roche a fost extinsă la stabilitatea grupurilor globulare și a galaxiilor mici care se apropie de cele mari și vorbim apoi de raza mareelor. Aceeași noțiune de rază de maree este utilizată și atunci când o stea se apropie de o gaură neagră.

În martie 1982, Jean-Pierre Luminet și Brandon Carter au publicat deja în revista Nature un articol în care arătaseră că o stea care intră în zona definită de raza de maree a unei găuri negre galactice trebuie mai întâi turtită ca o clătită de maree forțelor. Într-un al doilea pas, au explicat ei, reacțiile termonucleare trebuie să apară în interiorul stelei, ducând la detonări capabile să o perturbe.

Faceți clic pentru a mări. Zdrobirea unei stele de către forțele mareelor dintr-o gaură neagră. Desenul ilustrează deformarea treptată a unei stele care se scufundă adânc în raza de maree a unei găuri negre uriașe (dimensiunea stelei este mult mărită pentru claritatea desenului). Figura de sus arată deformarea stelei în planul său orbital (privită de sus), figura din mijloc arată deformarea în direcția perpendiculară (văzută prin felie), iar diagrama de jos arată aplatizarea relativă. De la (a) la (d), forțele mareelor sunt slabe și steaua rămâne practic sferică. În (e), steaua intră pe raza mareelor și, prin urmare, este condamnată. Configurația sa seamănă mai întâi cu cea a unui trabuc, apoi de la (e) la (g), efectul de rulare al forțelor mareelor zdrobește steaua în planul său orbital, într-o configurație „clătită”. Apoi steaua sare și se extinde din raza de maree în (h). Mai departe, pe orbita sa, steaua se disociază în cele din urmă în fragmente gazoase. Simulări hidrodinamice detaliate, luând în considerare undele de șoc, au fost efectuate în timpul fazei de zdrobire (e) până la (g). Credit: Jean-Pierre Luminet, Matthieu Brassart