traduction: Maugou
écrit par Wojciech Gładysz (collaborateur du projet)
Il y a beaucoup de mots que l'on pourrait utiliser pour décrire un trou noir: étrange, bizarre ou hors de ce monde. Ce sont tous des termes valides, mais ils ne sont pas très spécifiques. Vous ne pouvez pas mesurer objectivement l'étrangeté d'un trou noir, alors les scientifiques ont dû chercher une idée différente pour décrire ces objets ésotériques.
Les trous noirs, comme nous le savons maintenant, peuvent être décrits par trois nombres: leur masse, leur spin et leur charge électrique. Les trous noirs astrophysiques (ceux que nous traitons dans nos recherches) sont soupçonnés d'avoir presque pas de charge électrique, de sorte que notre description se simplifie. Nous sommes généralement très heureux quand quelque chose devient plus simple, mais la difficulté d'origine du problème réduit considérablement l'excitation.
Disons que nous voulons savoir la masse et le spin d'un trou noir donné. Tout d'abord, nous avons besoin de le trouver! Il n'émet pas de lumière et presque pas de rayonnements (sauf pour le Hawking que nous ne savons pas mesurer), ce qui ne rend pas notre travail facile. La seule façon possible d'en trouver un, dans l’immensité de l'espace, est en regardant ses interactions gravitationnelles avec les objets "visibles" (tels que les étoiles). Par conséquent, les interactions des systèmes binaires forment de meilleurs laboratoires cosmiques disponibles pour l'étude des trous noirs.
Trouver la masse d'un trou noir est assez simple - nous pouvons la calculer une fois que nous savons la masse de son étoile compagnonne et les paramètres du système binaire qu'ils forment (par exemple, la séparation des objets). Qu'en est-il de son spin? Et, ce qui est plus important, qu'est-ce qu'un spin? Le spin n'est rien de plus qu'un nom imaginaire pour le moment angulaire. Notre planète tourne et possède ainsi un certain moment angulaire - si rien ne le perturbe, il continuera à garder la même vitesse angulaire pour toujours. En effet, dans notre univers, le moment angulaire est conservé! Si vous souhaitez changer le mouvement de rotation de la Terre, vous auriez à agir sur elle grâce à un couple externe (un astéroïde par exemple). Le spin d'un trou noir est donc une mesure de la vitesse à laquelle ce trou noir tourne.
Il y a au moins trois méthodes d'observation qui vous permettent d'estimer le spin. Aucune d'entre elles n'est parfaite et les principes physiques sous-jacents sont grandement simplifiés. Par conséquent, les valeurs de spin obtenues sont très incertaines. Voilà pourquoi nous voulons examiner comment nos modèles astrophysiques évolutifs s'insèrent dans ce tableau. J'ai utilisé le mot «modèles» à dessein, il y en a un tas. Quand une étoile interagit avec un trou noir, elle peut transférer sa masse et rendre le trou noir plus lourd. Cette masse en écoulement transmet un couple et peut augmenter le spin du trou noir. Mais la question est - quelle fraction de cette masse en écoulement est transférée au trou noir? 100% ou peut-être 50%? Et quel était le spin initial du trou noir à sa formation? Comment l'évolution de la rotation serait affectée si on changeait la valeur initiale de 0 à 0,5 sur une échelle de 0 à 1? La valeur du spin initial est encore une question ouverte en astrophysique. Si nous trouvions un système binaire dans lequel un trou noir serait alimenté uniquement par les vents stellaires venant de son compagnon, et aurait un spin très élevé, cela signifierait que la rotation vient de stades évolutifs antérieurs, et est innée plutôt qu'acquise par accrétion de masse (ce qui est négligeable dans le cas de systèmes alimentés par les vents stellaires).
Les trous noirs interagissant dans des binaires peuvent être alimentés par les vents stellaires provenant de leurs compagnons et par davantage de transferts de masse directs (débordements de Lobe de Roche). Nous avons des modèles prêts à examiner l'influence de ces deux phénomènes physiques sur l'évolution de spin. Voilà ce que nous voulons examiner avec votre aide!