Astronomie

Si deux étoiles entrent en collision, quelle est la probabilité qu'elles fusionnent pour former une seule étoile ?

Si deux étoiles entrent en collision, quelle est la probabilité qu'elles fusionnent pour former une seule étoile ?

Après avoir regardé Quelles sont les chances que le Soleil frappe une autre étoile ? et en y répondant (grossièrement), j'aimerais maintenant poser la question suivante :

Quelle est la probabilité que si deux étoiles entrent en collision, leurs noyaux fusionnent pour former une étoile plus grande et plus massive ?


Assez bon.

Deux étoiles de masse $M$ tombant de l'infini droit l'un vers l'autre jusqu'à ce qu'ils fusionnent à distance $2R$ obtiendra de l'énergie cinétique $GM^2/R$. C'est beaucoup, pour deux soleils c'est 1,8978 $x 10^{41}$ J. Cependant, comparé à l'énergie de liaison d'une seule étoile, $environ 3GM^2/5R$ c'est moins (le soleil a de l'énergie de liaison 2,2774 $x 10^{41}$ J, et une double masse $2^{1/3}R$ rayon même densité étoile fusionnée $7.2302x 10^{41}$ J, 3,17 fois plus). Donc, il n'y a pas assez d'énergie libérée pour faire exploser une étoile, mais c'est environ un quart de celle-ci : beaucoup de matière va être éjectée ou se retrouver en orbite à travers une enveloppe chauffée qui mettra un certain temps à mijoter.

Le problème clé est de savoir si les cœurs sont suffisamment ralentis par la rencontre pour rester liés, devenant ainsi une enveloppe binaire commune. Un coup direct fonctionnerait clairement, mais les collisions en coup d'œil peuvent permettre aux noyaux de se manquer : maintenant la question est de savoir si l'enveloppe peut absorber suffisamment d'énergie cinétique. Une estimation approximative peut être qu'il y a un ralentissement significatif si la masse est ramassée / repoussée $pi r_{core}^2 ho_{enveloppe} R$ devient comparable à $m_{noyau}$. Pour deux étoiles solaires avec $r_{core}=0.2R_odot$ cela semble se produire, mais une grande partie de l'hydrodynamique peut se produire, ce qui complique les choses.

La thèse de Glebbek sur les fusions stellaires estime une condition approximative pour que le moment angulaire orbital dépasse le moment angulaire de spin maximal de l'étoile fusionnée comme $$frac{r_p}{R_1+R_2} > k^4frac{(1+q)^{xi+4}}{2q^2}$$$k^2environ 0,05$, $xienviron 0.6$, $r_p$ la distance périastrone, et $q=M_2/M_1$. Ceci est généralement dépassé : il y a beaucoup de moment angulaire qui doit être éliminé (par exemple en soufflant beaucoup de gaz chauffé). Par exemple, deux étoiles semblables au soleil ayant $r_p=R_odot/2$ a une LHS de 1/4 et une RHS de 0,0303.

Cette thèse contient également des simulations numériques de divers cas de fusion.


Que se passe-t-il si 2 étoiles de même taille entrent en collision ?

Ils fusionnent pour former une plus grande étoile. C'est souvent un processus désordonné, et une partie du matériel est jetée, mais vous vous retrouvez avec une étoile plus massive.

Les étoiles plus massives ont une durée de vie plus courte, donc le résultat pourrait être de courte durée, peut-être devenir une supernova et se transformer assez rapidement en une étoile à neutrons.

Nous pensons avoir détecté des étoiles fusionnées dans des amas globulaires. Dans un amas globulaire, toutes les étoiles se sont formées à peu près au même moment, ce qui est généralement assez ancien - des milliards d'années. Parce que la durée de vie d'une étoile est plus courte lorsque les étoiles sont plus massives, cela signifie que plus les étoiles massives sont toutes mortes, et il vous reste des étoiles faibles en dessous d'un certain seuil de masse - plus l'amas globulaire est ancien, plus cette masse est faible. la coupure est.

Cependant, nous voyons également une petite population d'étoiles chaudes, brillantes et massives dans les amas globulaires - des étoiles qui auraient dû mourir il y a des milliards d'années si elles se formaient en même temps que le reste des étoiles de l'amas globulaire. Ce que l'on pense, c'est que ces " retardataires bleus " sont le résultat de fusions. Deux étoiles froides de faible masse à vie longue ont fusionné assez récemment pour former une étoile chaude de grande masse à vie courte.

Cependant, cela est assez rare. Les amas globulaires sont des environnements exceptionnellement denses où des collisions entre étoiles se produisent de temps en temps. Mais en dehors de ces amas denses et autres systèmes multi-étoiles, les collisions entre étoiles sont extrêmement rares.


Quoi exactement Est Le chaos?

Pour décomposer cela, décomposons ce que les physiciens veulent réellement dire lorsqu'ils parlent de "chaos". C'est bien plus compliqué que nos conceptions terrestres : une chambre d'adolescent avec des piles de vêtements empilés jusqu'au plafond, disons, ou une cuisine de restaurant après le service du dîner.

Parce que le vide béant de l'espace est vraiment rempli d'innombrables forces en interaction à tout moment, des vents solaires à la puissante gravité des étoiles lointaines, le résultat est un véritable chaos mathématique. Par définition, c'est un résultat vraiment imprévisible. Dans la culture populaire, il est mieux connu sous le nom d'effet papillon.

Alors, comment les mathématiciens et les cosmologistes gèrent-ils le problème des trois corps quand il est basé sur le chaos ? Ils choisissent d'étudier des approximations de la probabilité de certains résultats, plutôt que d'essayer simplement de résoudre pour chaque circonstance individuelle. Et pour les aider à étudier le problème de manière abstraite, les cosmologistes sont passés à "l'espace des phases", une arène personnalisée à 21 dimensions pour des questions complexes.

Une fois que vous avez ajouté des limitations physiques, comme la loi de conservation de l'énergie, il ne reste que huit dimensions dans l'espace des phases. À partir de là, des situations chaotiques rampent comme des branches d'arbre à travers tous leurs résultats possibles, et c'est là que les statisticiens trouvent leurs valeurs numériques.


Quand les étoiles à neutrons fusionnent

Pour prédire la fréquence des fusions d'étoiles à neutrons binaires, nous devons savoir quand naissent les étoiles à neutrons binaires et combien de temps il leur faut pour fusionner. Une piste pour comprendre cela est d'étudier attentivement leurs galaxies hôtes.

Où regarder?

Les étoiles à neutrons sont les restes apparemment anticlimatiques des supernovae. Cependant, en plus de contenir des états de matière fascinants, ils peuvent également être responsables de la création de certains des éléments qui ne peuvent pas être créés dans le cœur des étoiles normales. Cela se produirait lorsqu'une paire d'étoiles à neutrons - étoiles à neutrons binaires (BNS) - fusionnent, émettant des ondes gravitationnelles caractéristiques.

Pour prouver cette hypothèse de formation d'éléments, il faut comprendre où et quand les BNS se forment et entrent en collision. C'est là qu'interviennent les distributions de temps de retard. La distribution de temps de retard pour les étoiles à neutrons binaires prédit combien de temps après une naissance binaire deux étoiles à neutrons passeront en spirale l'une autour de l'autre avant de finalement fusionner. Si nous obtenions une distribution de temps de retard bien contrainte pour le BNS, nous aurions une idée plus complète de la fréquence à laquelle le BNS se forme et fusionne.

La probabilité de taux différents de fusions BNS, étant donné les distributions de temps de retard avec différents paramètres. Le graphique du haut suppose une histoire de formation d'étoiles lente et continue et le graphique du bas suppose une seule rafale de formation d'étoiles. Cliquez pour agrandir. [Adapté de Safarzadeh et al. 2019]

Modélisation des histoires de formation d'étoiles

Les efforts passés de Safarzadeh et de ses collaborateurs ont déjà étudié la distribution du temps de retard BNS en utilisant les propriétés des hôtes de fusion BNS - en particulier la masse de la galaxie et le décalage vers le rouge. Les deux quantités peuvent être largement liées à l'histoire de la formation d'étoiles d'une galaxie, ce qui est essentiel pour limiter la distribution du temps de retard. Dans ce travail, les auteurs tentent d'examiner plus directement les histoires de formation d'étoiles des hôtes de la fusion.

Ils commencent par modéliser les histoires de formation d'étoiles pour environ 6 000 galaxies qui ont été observées dans l'enquête Galaxy and Mass Assembly. De cette modélisation, deux sortes d'histoires émergent : l'une où les étoiles se sont formées rapidement et presque toutes en même temps et l'autre où la formation des étoiles s'est produite lentement et de façon continue.

Une histoire de formation d'étoiles donnée peut être utilisée pour estimer le nombre de BNS qui sont nés dans une galaxie au fil du temps. Les auteurs utilisent ensuite un sous-ensemble de leur échantillon de galaxies avec les différentes histoires de formation d'étoiles pour simuler plusieurs ensembles de fusions BNS. En comparant ces simulations aux observations actuelles et futures des taux de fusion BNS, les auteurs réussissent à placer de nouvelles contraintes sur les paramètres de distribution du temps de retard BNS.

Contraintes sur les paramètres de distribution du temps de retard obtenus en utilisant un échantillon de 300 galaxies hôtes de fusion BNS. La fonction d'entrée est marquée par le cercle jaune, la région rouge provient de l'hypothèse d'une rafale de formation d'étoiles et la région bleue provient de l'hypothèse d'une formation d'étoiles lente et continue. [Safarzadeh et al. 2019]

À la recherche de plus

L'utilisation des histoires de formation d'étoiles pour contraindre les distributions de temps de retard s'avère être une amélioration par rapport à l'utilisation des masses de galaxies. De plus, les simulations fournissent un plus grand échantillon de galaxies hôtes du BNS avec lesquelles travailler. Cependant, les meilleurs résultats seront obtenus lorsque nous finirons par construire un plus grand échantillon de fusions BNS observées qui s'étendent sur un volume d'espace beaucoup plus grand.

Étant donné que l'astronomie des ondes gravitationnelles n'en est qu'à ses balbutiements, notre échantillon de fusions BNS est susceptible d'exploser à mesure que de nouveaux observatoires seront mis en ligne. Cela nous en dira-t-il plus sur la façon dont les étoiles à neutrons binaires forment, entrent en collision et brassent les éléments chimiques qui imprègnent notre univers ? Probablement !


La fusion de Monster Star pourrait créer une méga-étoile massive - une collision d'étoiles jumelles 30 fois la taille du soleil

La fusion d'une paire d'étoiles monstres massives pourrait donner aux scientifiques leur première chance de voir comment les premières étoiles se sont formées dans les premières années de l'univers. À tout le moins, les deux étoiles monstres, chacune plus de 30 fois la taille du soleil de la Terre, pourraient produire un feu d'artifice dans les cieux à une échelle supérieure à tout ce que les humains ont pu observer, lorsque les deux gigantesques étoiles entrent en collision.

La paire d'étoiles est connue par les astronomes sous le nom de MY Cam - abréviation de MY Camelopardalis - et a été repérée pour la première fois dans le ciel à environ 13 000 années-lumière de la Terre il y a dix ans.

Mais jusqu'à présent, les astronomes pensaient qu'ils regardaient une étoile unique, massive et extrêmement brillante. Mais selon les découvertes des astronomes espagnols, publiées cette semaine dans la revue scientifique Astronomie & Astrophysique, MY Cam est en fait deux étoiles en orbite si proches qu'une collision semble inévitable.

Et lorsque les deux étoiles se heurteront enfin, les scientifiques pensent qu'elles fusionneront en une nouvelle étoile monstre vraiment monstrueuse.

On pense que les deux étoiles n'ont qu'environ 2 millions d'années – des bébés en termes d'âge de l'univers. Parce que beaucoup d'étoiles de la galaxie se sont formées par la collision de deux autres étoiles il y a des millions et même des milliards d'années, surveiller de près cette paire d'étoiles monstres donne à la science l'une de ses meilleures chances d'apprendre comment l'univers s'est formé. à ses débuts.

Cette image, gracieuseté de National Geographic, montre à quoi ressemble le système stellaire d'Alicante, siège de MY Cam, dans le ciel lorsqu'il est observé avec des jumelles ordinaires, plutôt qu'avec le télescope de 2,2 mètres utilisé par les astronomes de l'observatoire espagnol de Calar Alto.

Selon une équipe dirigée par Javier Lorenzo de l'Université d'Alicante, les deux étoiles bleues extrêmement chaudes mettent un peu plus d'une journée pour orbiter l'une autour de l'autre – à une vitesse de 621 000 milles à l'heure.

À ce rythme, selon l'équipe de Lorenzo, les étoiles se rapprocheront de plus en plus les unes des autres, entrant bientôt en collision pour former une seule étoile gargantuesque d'environ 60 fois la taille du soleil.

Les atmosphères extérieures des deux étoiles monstres sont déjà en contact, rapportent les astronomes.

Bien sûr, parce que rien de tel que cette fusion potentielle d'étoiles monstres n'a jamais été vu par des êtres humains auparavant, personne n'est vraiment certain de ce qui va se passer lorsque la fusion d'étoiles monstres se produira réellement.


Si deux étoiles entrent en collision, quelle est la probabilité qu'elles fusionnent pour former une seule étoile ? - Astronomie

Il y a plusieurs possibilités. Si la vitesse de collision est supérieure à une vitesse de seuil particulière, disons environ 300 miles par seconde, suffisamment d'énergie cinétique serait communiquée aux deux masses que la matière stellaire dissiperait dans un vaste nuage de gaz en expansion, pour ne jamais se réassembler dans un nouveau Star.

Si la vitesse était très lente, les étoiles fusionneraient en une nouvelle étoile plus massive. L'évolution de la nouvelle étoile commencerait par un noyau rajeuni de carburant frais puisque la fusion des deux étoiles aurait mélangé un nouveau carburant à base d'hydrogène dans le noyau de la nouvelle étoile.

Si la vitesse de l'impact est modérée et décentrée, les étoiles iront sur une orbite très serrée les unes autour des autres, partageant peut-être même une enveloppe gazeuse commune. Au fil du temps, les deux noyaux séparés s'emboîteraient l'un dans l'autre et vous vous retrouveriez à nouveau avec une nouvelle étoile massive. Étant donné que la vitesse de fuite du Soleil est d'environ 1,3 million de miles par heure, elle est à peu près égale à la vitesse de seuil de l'impact.

Si une étoile plus petite, comme une naine blanche ou une étoile à neutrons, se brisait contre une étoile plus grande, comme une géante rouge, la majeure partie de l'enveloppe extérieure de la géante serait soufflée en absorbant l'impact. Les résultats deviennent un peu plus violents lorsque deux étoiles plus petites entrent en collision. Les étoiles à neutrons sont très petites et denses. Si une étoile à neutrons atteint une certaine masse, elle implosera et formera un trou noir. Par conséquent, si deux étoiles à neutrons fusionnent mais que leur masse combinée est supérieure à la masse maximale qu'une seule étoile à neutrons peut avoir, elles implosent dans un trou noir. Si les circonstances sont les mêmes lorsque deux étoiles naines blanches entrent en collision, elles implosent en une étoile à neutrons.

Une équipe d'astronomes fait une prédiction audacieuse : en 2022, à peu près un an, une paire d'étoiles fusionnera et explosera, devenant l'un des objets les plus brillants du ciel pendant une courte période. Il est notoirement difficile de prédire quand de telles catastrophes stellaires se produiront, mais cette paire binaire est engagée dans une danse de la mort bien documentée qui culminera inévitablement dans les prochaines années, disent-ils. Les chercheurs ont commencé à étudier la paire, connue sous le nom de KIC 9832227, en 2013 avant de savoir s'il s'agissait en fait d'une étoile binaire ou pulsante. Ils ont découvert que la vitesse de l'orbite devenait de plus en plus rapide, ce qui implique que les étoiles se rapprochent. La paire est si proche, en fait, ils partagent une atmosphère (voir une version d'artistes ci-dessus : ESO/L. Calada). Le comportement du KIC 9832227 a rappelé aux chercheurs une autre paire binaire, V1309 Scorpii, qui avait également une atmosphère fusionnée, tournait de plus en plus vite et a explosé de manière inattendue en 2008. Maintenant, après 2 ans d'études approfondies pour confirmer l'accélération de la rotation et éliminer les explications alternatives, l'équipe a prédit en 2017 que la paire exploserait sous la forme d'une "explosion de nova rouge causée par une fusion binaire" dans environ 5 ans.


Où regarder ?

Deux étoiles pourraient entrer en collision et éclairer le ciel nocturne en 2022 : la constellation du Cygne telle qu'elle peut être vue à l'œil nu, avec la Croix du Nord au milieu. KIC 9832227 est représenté avec un cercle rouge (il est presque aligné avec les trois étoiles de la barre transversale). S'il atteint la 2e magnitude en explosion comme prévu, il sera aussi brillant qu'eux.

Quel est le risque pour la Terre ?

Il n'y a aucun risque pour la Terre après la fusion de KIC 9832227.

Ce n'est pas le cas pour la fusion à venir, mais, si les étoiles en collision sont suffisamment massives, après l'événement, elles devraient soit fusionner pour devenir une seule étoile gigantesque, soit former un trou noir binaire. Ce dernier produirait une étoile à rotation rapide et éventuellement magnétique. Dans un article publié dans The Astronomical Journal of The American Astronomical Society, le scientifique principal Hugues Sana explique : "S'il continue de tourner rapidement, il pourrait finir sa vie dans l'une des explosions les plus énergétiques de l'univers, connue sous le nom de sursaut gamma de longue durée."

Les sursauts gamma (GRB) sont des événements extrêmement dangereux. Un GRB à quelques parsecs, avec son énergie dirigée vers la Terre, endommagera principalement la vie en augmentant les niveaux d'UV pendant le sursaut lui-même et pendant quelques années par la suite. Les principaux événements d'extinction de l'Ordovicien-Silurien il y a 450 millions d'années (le deuxième ou le troisième plus grand des cinq événements d'extinction majeurs de l'histoire de la Terre en termes de pourcentage de genres qui se sont éteints) peuvent avoir été causés par un GRB.

Mais, heureusement pour nous, nous vivons dans la banlieue « ennuyeuse » de la Voie lactée. Ici, les distances entre les étoiles sont si vastes que les collisions sont incroyablement rares. Il y a des endroits dans la Voie lactée où les étoiles sont plus denses, comme les amas globulaires, et nous pouvons observer les conséquences de ces collisions.


Si deux étoiles entrent en collision, quelle est la probabilité qu'elles fusionnent pour former une seule étoile ? - Astronomie

Que se passerait-il si deux galaxies entrent en collision ? C'est possible?

Il est très courant que les galaxies entrent en collision et interagissent avec d'autres galaxies. En fait, on pense maintenant que les collisions et les fusions entre galaxies sont l'un des principaux éléments qui pilotent leur évolution dans le temps. La plupart des galaxies ont probablement eu des interactions avec d'autres galaxies depuis le moment où elles se sont formées.

Une galaxie est composée d'environ 100 milliards d'étoiles. On pourrait donc penser que dans une collision frontale entre deux galaxies, il y aurait d'innombrables collisions entre ces étoiles, n'est-ce pas ? Le fait est que dans une telle collision, la probabilité que deux étoiles entrent en collision est presque 0. C'est parce que même s'il y a un nombre incroyablement grand d'étoiles dans les galaxies, la densité d'étoiles n'est pas très grande car les galaxies sont extrêmement grandes. . En d'autres termes, les tailles des étoiles sont très petites par rapport à la distance moyenne qui les sépare. Cela signifie que si les galaxies n'étaient constituées que d'étoiles, et que deux d'entre elles entreraient en collision frontale, elles se traverseraient sans être trop affectées !

Ce n'est pourtant pas ce que l'on observe lorsque l'on regarde les galaxies en interaction. La raison en est que l'espace entre les étoiles dans les galaxies n'est pas vide : il est plein de gaz et de poussière. Ce matériau interagira lorsque les galaxies entreront en collision. Il peut interagir gravitationnellement, les galaxies peuvent tirer sur la matière des autres galaxies et perturber leurs morphologies. Il y a aussi des frictions entre le gaz dans les galaxies en collision, provoquant des ondes de choc qui peuvent déclencher la formation d'étoiles dans les galaxies.

Ces processus peuvent affecter radicalement les galaxies. Par exemple, deux galaxies spirales peuvent fusionner pour former une galaxie elliptique. Jetez un œil à la série d'images ci-dessous qui vous guident à travers une telle fusion. Attention cependant à votre interprétation de telles images ! Comme les galaxies qui entrent en collision mettront des millions d'années à fusionner (ce qui est très rapide à l'échelle des temps astronomiques !), nous ne pouvons pas observer leur évolution. Lorsque nous attrapons deux galaxies en train de fusionner, nous ne pouvons obtenir qu'un instantané d'une étape de leur interaction. Afin de produire une série d'images montrant l'évolution, nous devons observer de nombreuses paires de galaxies similaires à différents moments de l'histoire de leur fusion, puis jouer à un jeu consistant à mettre ces images dans une séquence temporelle. Ainsi, dans l'image ci-dessous, vous regardez en fait 8 paires de galaxies différentes, placées dans une séquence vous montrant les différentes étapes du processus de fusion. Ces séquences sont cohérentes par rapport à ce que l'on obtient de la simulation informatique (regardez celle-ci par exemple).

Crédit: Andy Read, Trevor Ponman, Ewan O'Sullivan, Groupe d'astronomie extragalactique, Université de Birmingham.

Les images que j'ai signalées jusqu'à présent représentent un scénario : deux galaxies spirales similaires fusionnant en une galaxie elliptique. Il existe d'autres scénarios en fonction des masses des galaxies, mais fondamentalement, lorsque deux galaxies de masse similaire entrent en collision, elles deviennent une grande galaxie elliptique. Lorsqu'une galaxie massive rencontre une galaxie moins massive, les effets de la fusion sont plus faibles et la galaxie massive peut conserver sa forme.

Cette page a été mise à jour le 27 juin 2015

A propos de l'auteur

Amélie Saintonge

Amélie travaille sur des moyens de détecter les signaux des galaxies à partir de cartes radio.


Un ancien crash d'étoile à neutrons a produit suffisamment d'or et d'uranium pour remplir les océans de la Terre

Assez d'or, d'uranium et d'autres éléments lourds à peu près égaux en masse à tous les océans de la Terre sont probablement venus dans le système solaire de la collision de deux étoiles à neutrons il y a des milliards d'années, selon une nouvelle étude.

Si le même événement devait se produire aujourd'hui, la lumière de l'explosion éclipserait tout le ciel nocturne et s'avérerait potentiellement désastreuse pour la vie sur Terre, selon les chercheurs de la nouvelle étude.

Des découvertes récentes ont suggéré qu'une grande partie de l'or et d'autres éléments plus lourds que le fer sur le tableau périodique sont nés à la suite des conséquences catastrophiques de collision d'étoiles à neutrons, qui sont les noyaux ultradenses des étoiles laissés après les explosions de supernova.

"La première fusion d'étoiles à neutrons détectée directement s'est produite à 130 millions d'années-lumière, ce qui peut sembler une grande distance, mais était beaucoup plus proche que prévu", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Imre Bartos, astrophysicien à l'Université de Floride, Gainesville. Espace.com. « Cela m'a fait réfléchir, ainsi que mes collègues, à la proximité de tels événements. Pourraient-ils se produire près du système solaire ? »

Les chercheurs ont analysé les données antérieures d'anciennes météorites dont les origines remontent au début du système solaire, qui s'est formé il y a environ 4,6 milliards d'années. Ils se sont concentrés sur les traces d'isotopes radioactifs laissés dans les météorites qu'une collision étoile à neutrons aurait probablement produites. (Les isotopes d'un élément ont des nombres de neutrons différents les uns des autres.)

Le type d'isotopes radioactifs à durée de vie relativement courte qu'une fusion d'étoiles à neutrons aurait générés ne sont plus présents dans le système solaire. Cependant, des travaux antérieurs ont déduit quels sous-produits auraient résulté après la désintégration de ces isotopes au fil du temps. Les scientifiques ont analysé l'abondance de ces sous-produits dans d'anciennes météorites afin d'en déduire quand ils ont été créés, et donc quand leurs isotopes parents pourraient être entrés dans le système solaire. Ils ont également développé des modèles informatiques de la Voie lactée pour voir où une collision étoile à neutrons aurait pu se produire pour ensemencer le système solaire avec ces isotopes.

Les chercheurs ont découvert qu'une grande quantité d'éléments lourds dans le système solaire provenait probablement d'une seule collision étoile à neutrons qui s'est produite environ 80 millions d'années avant la naissance du système solaire. Sur la base de la quantité de matériau de cette fusion qui a réussi à arriver ici, ils ont suggéré que cette fusion s'est produite à environ 1 000 années-lumière du nuage de gaz et de poussière qui a finalement formé le système solaire. (En comparaison, la galaxie de la Voie lactée a un diamètre d'environ 100 000 années-lumière.)

"Nous ne nous attendions pas à ce qu'un événement contribue à la plupart des éléments lourds trouvés dans le système solaire primitif", a déclaré Bartos.

Cette ancienne fusion d'étoiles à neutrons aurait ensemencé le système solaire avec environ 1,1 milliard de milliards de tonnes (1 milliard de milliards de tonnes métriques) de ces éléments lourds, de sorte qu'« en chacun de nous, nous trouverions un cil d'une valeur de ces éléments, principalement en sous forme d'iode, indispensable à la vie", Bartos dit dans un communiqué.

D'autres phénomènes peuvent générer des éléments plus lourds que le fer sur le tableau périodique, comme les explosions stellaires connues sous le nom de supernova. Cependant, ceux-ci généreraient des modèles d'éléments différents de ceux observés dans les météorites anciennes, a déclaré Bartos.

Si cette fusion étoile à neutrons se produisait aujourd'hui à la même distance de la Terre, les chercheurs ont trouvé qu'à tout le moins "ce serait plus brillant que tout le ciel nocturne réuni et aussi brillant que le croissant de lune, serré en un seul point", a déclaré Bartos. "Ce serait assez brillant pour être vu pendant la journée, plus brillant que tout sauf le soleil. Cela aurait duré environ une semaine."

Cependant, si la Terre avait le malheur de faire face à l'un des pôles du trou noir résultant de cette collision étoile à neutrons, ce serait un désastre. Peu de temps après la fusion, une explosion géante connue sous le nom de sursaut gamma éclaterait des pôles du trou noir nouveau-né. Bien qu'il ne durerait qu'une seconde environ, "le sursaut gamma émettrait plus d'énergie que le soleil n'en irradierait pendant toute sa durée de vie", a déclaré Bartos.

Si les rayons gamma d'une telle explosion devaient frapper la Terre, ils seraient absorbés par la haute atmosphère, générant des rayons ultraviolets. "Un sursaut de rayons gamma à proximité entraînerait une extinction de masse", a déclaré Bartos. "Heureusement, les fusions d'étoiles à neutrons ne se produisent que tous les 100 000 ans environ dans la Voie lactée, et celles qui se produisent à proximité le font moins souvent, nous ne sommes donc en aucun cas en danger immédiat."

Les scientifiques veulent maintenant étudier la fréquence à laquelle les fusions d'étoiles à neutrons se sont produites dans le passé dans la Voie lactée "et comprendre comment elles ont influencé l'évolution de la galaxie", a déclaré Bartos.

Bartos et son collègue Szabolcs Marka de l'Université Columbia à New York ont ​​détaillé leurs découvertes en ligne le 1er mai dans la revue Nature.


Si deux étoiles entrent en collision, quelle est la probabilité qu'elles fusionnent pour former une seule étoile ? - Astronomie

Que se passerait-il si deux galaxies entrent en collision ? C'est possible?

Il est très courant que les galaxies entrent en collision et interagissent avec d'autres galaxies. En fait, on pense maintenant que les collisions et les fusions entre galaxies sont l'un des principaux éléments qui pilotent leur évolution dans le temps. La plupart des galaxies ont probablement eu des interactions avec d'autres galaxies depuis leur formation.

Une galaxie est composée d'environ 100 milliards d'étoiles. On pourrait donc penser que dans une collision frontale entre deux galaxies, il y aurait d'innombrables collisions entre ces étoiles, n'est-ce pas ? Le fait est que dans une telle collision, la probabilité que deux étoiles entrent en collision est presque 0. C'est parce que même s'il y a un nombre incroyablement grand d'étoiles dans les galaxies, la densité d'étoiles n'est pas très grande car les galaxies sont extrêmement grandes. . En d'autres termes, les tailles des étoiles sont très petites par rapport à la distance moyenne qui les sépare. Cela signifie que si les galaxies n'étaient constituées que d'étoiles, et que deux d'entre elles entreraient en collision frontale, elles se traverseraient sans être trop affectées !

Ce n'est pourtant pas ce que l'on observe lorsque l'on regarde les galaxies en interaction. La raison en est que l'espace entre les étoiles dans les galaxies n'est pas vide : il est plein de gaz et de poussière. Ce matériau interagira lorsque les galaxies entreront en collision. Il peut interagir gravitationnellement, les galaxies peuvent tirer sur la matière des autres galaxies et perturber leurs morphologies. Il y a aussi des frictions entre le gaz dans les galaxies en collision, provoquant des ondes de choc qui peuvent déclencher la formation d'étoiles dans les galaxies.

Ces processus peuvent affecter radicalement les galaxies. Par exemple, deux galaxies spirales peuvent fusionner pour former une galaxie elliptique. Jetez un œil à la série d'images ci-dessous qui vous guident à travers une telle fusion. Attention cependant à votre interprétation de telles images ! Comme les galaxies qui entrent en collision mettront des millions d'années à fusionner (ce qui est très rapide à l'échelle des temps astronomiques !), nous ne pouvons pas observer leur évolution. Lorsque nous attrapons deux galaxies en train de fusionner, nous ne pouvons obtenir qu'un instantané d'une étape de leur interaction. Afin de produire une série d'images montrant l'évolution, nous devons observer de nombreuses paires de galaxies similaires à différents moments de l'histoire de leur fusion, puis jouer à un jeu consistant à mettre ces images dans une séquence temporelle. Ainsi, dans l'image ci-dessous, vous regardez en fait 8 paires de galaxies différentes, placées dans une séquence vous montrant les différentes étapes du processus de fusion. Ces séquences sont cohérentes par rapport à ce que l'on obtient de la simulation informatique (regardez celle-ci par exemple).

Crédit: Andy Read, Trevor Ponman, Ewan O'Sullivan, Groupe d'astronomie extragalactique, Université de Birmingham.

Les images que j'ai signalées jusqu'à présent représentent un scénario : deux galaxies spirales similaires fusionnant en une galaxie elliptique. Il existe d'autres scénarios en fonction des masses des galaxies, mais fondamentalement, lorsque deux galaxies de masse similaire entrent en collision, elles deviennent une grande galaxie elliptique. Lorsqu'une galaxie massive rencontre une galaxie moins massive, les effets de la fusion sont plus faibles et la galaxie massive peut conserver sa forme.

Cette page a été mise à jour le 27 juin 2015

A propos de l'auteur

Amélie Saintonge

Amélie travaille sur des moyens de détecter les signaux des galaxies à partir de cartes radio.


Voir la vidéo: Frédéric Daigne - Fusion détoiles à neutrons - Ecole Polytechnique - Décembre 2017 (Juillet 2021).