Des trous noirs supermassifs semblent être présents au cœur de presque toutes les galaxies. De temps en temps, une étoile s’approche trop près de l’un de ces monstres et subit ce qu’on appelle un événement de perturbation de marée. La gravité du trou noir déchire l’étoile en lambeaux, provoquant une énorme explosion de rayonnement. Nous avons observé cela se produire à plusieurs reprises maintenant.
Mais nous ne savons pas exactement pourquoi cela se produit – « cela » fait spécifiquement référence à l’explosion de rayonnement. Après tout, les étoiles produisent des radiations par fusion, et la perturbation des marées entraîne la spaghettification de l’étoile, mettant ainsi fin aux réactions de fusion. Les trous noirs s’éclaircissent lorsqu’ils se nourrissent de matière, mais ce processus ne ressemble pas à l’explosion soudaine de rayonnement provoquée par un événement de perturbation des marées.
Il s’avère que nous ne savons pas exactement comment le rayonnement est produit. Il existe plusieurs idées concurrentes, mais nous n’avons pas été en mesure de déterminer laquelle d’entre elles correspond le mieux aux données. Cependant, les scientifiques ont profité d’un progiciel mis à jour pour modéliser un événement de perturbation des marées et montrer que leur modèle amélioré correspond assez bien à nos observations.
Simulation de spaghettification
Comme mentionné ci-dessus, nous ne sommes pas entièrement sûrs de la source de rayonnement lors des événements de perturbation des marées. Oui, ils sont importants et catastrophiques, et donc un peu de rayonnement n’est pas vraiment une surprise. Mais expliquer les détails de ce rayonnement – quelles longueurs d’onde prédominent, à quelle vitesse son intensité augmente et diminue, etc. – peut nous apprendre quelque chose sur la physique qui domine ces événements.
Idéalement, les logiciels devraient servir de pont entre la physique d’une perturbation des marées et nos observations du rayonnement qu’elles produisent. Si nous simulons une perturbation réaliste et que la physique est correcte, alors le logiciel devrait produire une explosion de rayonnement qui correspond bien à nos observations de ces événements. Malheureusement, jusqu’à présent, le logiciel nous a laissé tomber ; Pour que les choses restent gérables informatiquement, nous avons dû prendre de nombreux raccourcis qui ont soulevé des questions sur le réalisme de nos simulations.
Le nouveau travail, réalisé par Elad Steinberg et Nicholas Stone de l’Université hébraïque, s’appuie sur un logiciel appelé RICH qui peut suivre le mouvement des fluides (techniquement appelé hydrodynamique). Et même si les restes d’une étoile ne sont pas fluides au sens des liquides que nous connaissons ici sur Terre, leur comportement est principalement dicté par la mécanique des fluides. RICH a été récemment mis à jour pour mieux modéliser l’émission et l’absorption des rayonnements par les matériaux présents dans le fluide, ce qui en fait un meilleur choix pour la modélisation des perturbations des marées.
Les chercheurs ont encore dû prendre quelques raccourcis pour s’assurer que les calculs pourraient être effectués dans un délai réaliste. La version de la gravité utilisée dans la simulation n’est pas entièrement relativiste et n’est approximée que dans la zone la plus proche du trou noir. Mais cela a suffisamment accéléré les calculs pour que les chercheurs puissent suivre les restes de l’étoile depuis la spaghettification jusqu’au pic de radiation de l’événement, une période de près de 70 jours.