L’univers est plein d’événements spectaculaires et violents, mais peu sont plus dramatiques qu’un trou noir déchirant une étoile. Maintenant, grâce à des simulations informatiques avancées, les scientifiques ont eu leur plus proche regard sur ce que cette catastrophe cosmique pourrait réellement ressembler – et même sonore -.
Une équipe d’astronomes, dirigée par l’astrophysicien théorique Elias, la plupart du California Institute of Technology (CALTECH), a modélisé la dramatique finale de millisecondes avant une étoile à neutrons, le noyau incroyablement dense laissé derrière une explosion stellaire massive, est dévorée par un trou noir.
Les résultats, publiés dans le Journal Astrophysical Letters en mars, suggèrent que dans ces derniers moments, la surface de l’étoile se sépare tout comme le sol pendant un tremblement de terre. Juste avant que l’étoile des neutrons ne disparaisse dans l’abîme du trou noir, certaines des ondes de choc les plus puissantes qui nous connaissaient éclateraient vers l’extérieur dans une sorte d’adieu violent et final. Le travail de l’équipe prédit également les types de signaux que cette collision cosmique pourrait envoyer par l’espace, signaux que les astronomes utilisant des télescopes sur Terre et en orbite pourraient un jour détecter.
« Avant cette simulation, les gens pensaient que vous pouviez casser une étoile à neutrons comme un œuf, mais ils n’ont jamais demandé si vous pouviez entendre la fissuration », a déclaré la plupart dans un communiqué. « Notre travail prévoit que, oui, vous pourriez l’entendre ou le détecter comme un signal radio. »
La simulation montre que juste avant que l’étoile de neutrons ne soit avalée, l’immense gravité du trou noir cisaille sa surface, déclenchant des stars violents. Cela fait que le puissant champ magnétique puissant de l’étoile se rallient et se tord, produisant ce que les astronomes appellent les vagues Alfvén. Ensuite, juste avant que l’étoile à neutrons ne soit consommée par le trou noir, ces vagues se transforment en une explosion puissante, émettant une explosion d’ondes radio connues sous le nom de radio rapide (FRB). Le prochain réseau de 2 000 plats radio de Caltech au Nevada pourrait un jour être suffisamment sensible pour détecter ces rafales finales, selon le communiqué.
Puis, alors qu’il disparaît dans le trou noir, la simulation révèle des « ondes de choc monstres » encore plus fortes que celles causées par la fissuration initiale explosant vers l’extérieur. Ces vagues peuvent également créer des signaux radio détectables, permettant potentiellement aux astronomes d’attraper deux éclats distincts d’une seule collision à trou d’étoile-noire à neutrons.
« Cela va au-delà des modèles instruits pour le phénomène », a déclaré Katerina Chatziioannou, professeur adjoint de physique à Caltech et co-auteur de la nouvelle étude. « Il s’agit d’une simulation réelle qui comprend toute la physique pertinente qui se déroule lorsque l’étoile à neutrons se casse comme un œuf. »
La simulation prédit également la formation possible d’un objet hypothétique rare connu sous le nom de Pulsar de trou noir. Les pulsars traditionnels tournent des étoiles à neutrons qui émettent des faisceaux de rayonnement, et la nouvelle étude suggère qu’un trou noir pourrait imiter brièvement ce comportement tout en consommant une étoile à neutrons.
Ce phénomène se produit parce que, alors que le trou noir engloutit l’étoile à neutrons, il tire également le champ magnétique de l’étoile. « Mais cela doit s’en débarrasser », a déclaré la plupart dans un communiqué. « Ce que la simulation montre, c’est qu’il fait en fait cela d’une manière qui forme un état qui ressemble à un pulsar. »
Ces pulsars du trou noir ne dureraient qu’une fraction de seconde mais pourraient émettre une brève explosion de rayons X à haute énergie ou de rayons gamma, une signature indubitable de la fin violente d’une star, selon la nouvelle étude.
L’équipe attribue sa simulation détaillée à la puissance de l’informatique de pointe. Ils ont utilisé Perlmutter, un supercalculateur au Lawrence Berkeley National Laboratory en Californie qui est équipé de GPU, les mêmes processeurs graphiques utilisés dans les jeux vidéo et les outils d’IA comme Chatgpt.
« Nous n’avions tout simplement pas suffisamment de puissance de calcul auparavant pour modéliser numériquement ces systèmes physiques très complexes en détail », a déclaré la plupart.
« Avec les GPU, tout à coup, tout fonctionnait et correspondait à nos attentes. »
La recherche a été publiée dans deux articles de la revue astrrophysique Letters.
Cet article a été initialement publié sur Space.com.
