Le mouvement des trous noirs massifs Des études analytiques et des simulations informatiques peuvent être combinées pour étudier la dynamique des étoiles à proximité des trous noirs massifs (TNM). Énergie © Shutterstock Parmi les domaines de recherche clés actuels en astrophysique, cosmologie physique et physique fondamentale, on peut citer la croissance et l'évolution des TNM simples et binaires et leurs liens avec l'évolution de la galaxie hôte; le niveau d'alimentation en étoiles simples et binaires du trou noir et leur réchauffement par effet de marée, leur destruction, dispersion, capture ou éjection; le niveau et les modes d'émissions d'ondes gravitationnelles à partir d'objets compacts capturés et à partir des fusions de TNM binaires; et l'émergence de populations stellaires exotiques autour des TNM. Le projet FDP-MBH (Fundamental dynamical processes near massive black holes in galactic nuclei) a utilisé à la fois des études analytiques et des simulations informatiques pour étudier tous ces problèmes. L'équipe a fait quatre découvertes importantes. Le mode le plus lent de randomisation des systèmes de ce type, par relaxation à deux corps, s'est avéré être un processus de diffusion irrégulier, dans lequel les évènements de forte diffusion «improbables» ne sont en réalité pas si rares. Les effets à long terme de ce processus impliquent que les noyaux galactiques évoluant passivement avec des trous noirs de masse inférieure devraient être relaxés dynamiquement. Un nouveau mode de ségrégation de masse (la tendance des étoiles les plus massives à couler vers le centre), appelé ségrégation de masse forte, a été identifié. Ici, les étoiles massives tendent à se concentrer très fortement au centre, à proximité du TNM. Cela augmente les niveaux de fortes interactions des étoiles avec le TNM. Une forme rapide «exotique» de relaxation du moment angulaire, la relaxation résonante, semble dominer presque toutes les facettes de l'évolution dans l'environnement proche des TNM dans le noyau galactique. En particulier, elle a une forte incidence sur la dynamique des petits objets compacts qui tombent dans les TNM et émettent des ondes gravitationnelles, par le biais du phénomène de la limite de Schwarzschild récemment découvert et pas encore complètement compris. La relaxation résonante interférera également avec les tentatives visant à tester les prévisions de base de la relativité générale à l'aide des orbites d'étoiles autour du TNM galactique, et affectera la dynamique de la population inhabituelle d'étoiles jeunes observées comme orbitant autour de ce dernier. De puissants effets de couples stellaires résonants ont été observés sur les disques d'accrétion qui alimentent les TNM. Ceux-ci peuvent fortement influencer la géométrie, les propriétés et la variabilité des disques d'accrétion, et affecter ainsi l'évolution cosmique à la fois de la masse et de la rotation des TNM. Mots‑clés Trous noirs massifs, étoiles, FDP-MBH, noyau galactique, relaxation résonante
