Les étoiles dites S-Stars qui orbitent au centre de notre galaxie, autour du trou noir supermassif Sagittarius A* marquant ce centre, ont des orbites si chaotiques qu’il est impossible de simuler leurs positions au delà de 460 ans.
Les orbites des corps célestes sont difficiles à prévoir avec précision, car la plus petite erreur d’observation se traduit par des déviations importantes. La difficulté est accrue quand ces orbites sont proches, car les erreurs s’accumulent.
Aujourd’hui, l’astronome Simon Protegies Zwaert et ses collègues de l’Université de Leiden en Hollande ont mis au point un algorithme nommé Brutus. Celui-ci permet de simuler les mouvements des objets dits à N-corps, https://fr.wikipedia.org/wiki/Probl%C3%A8me_%C3%A0_N_corps. Il conserve les décimales des centaines de fois au delà de la virgule, ce qui le rend très lent à dérouler.
Appliqué aux mouvement des étoiles orbitant au centre de la galaxie, cet algorithme montre que les orbites des S-Stars proches de ce centre deviennent imprévisibles bien avant 460 ans.
Ceci tient à un phénomène dit du chaos ponctué. Les orbites apparaissent stables pendant un certain temps, jusqu’à ce que deux ou trois de ces S-Stars rapprochent un peu leurs orbites. Ce mouvement retentit sur la position du trou noir et rapidement sur celles des étoiles proches, bouleversant leurs trajectoires.
Il n’est pas certain que le système solaire puisse échapper aux conséquences de cette évolution. Nous devrons en prendre notre parti. C’est ainsi que l’univers a évolué depuis le Big Bang
Pour plus de détails, voir https://www.techno-science.net/actualite/27-etoiles-trou-noir-grand-chaos-N23756.html
Référence
Punctuated chaos and the unpredictability of the Galactic Centre S-star orbital evolution
Simon F Portegies Zwart, Tjarda C N Boekholt, Douglas C Heggie
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 526, Issue 4, December 2023, Pages 5791–5799, https://doi.org/10.1093/mnras/stad2654
Published:
07 September 2023
ABSTRACT
We investigate the chaotic behaviour of the S-star cluster in the Galactic Centre using precise N-body calculations, free from round-off or discretization errors. Our findings reveal that chaos among the Galactic Centre S-stars arises from close encounters, particularly among pairs and near the massive central body. These encounters induce perturbations, causing sudden changes in the orbital energies of the interacting stars. Consequently, neighbouring solutions experience roughly exponential growth in separation. We propose a theory of ‘punctuated chaos’ that describes the S-star cluster’s chaotic behaviour. This phenomenon results from nearly linear growth in the separation between neighbouring orbits after repeated finite perturbations. Each participating star’s orbit experiences discrete, abrupt changes in energy due to the perturbations. The cumulative effect of these events is further amplified by the steady drift in orbital phase. In the Galactic Centre, perturbations originate from coincidental encounters occurring within a distance of ≲100 au between at least two stars (in some cases, three stars). Our model satisfactorily explains the observed exponential growth in the 27 S-stars cluster. We determine that the S-star system has a Lyapunov time-scale of approximately 462 ± 74 yr. For the coming millennium, chaos in the S-star cluster will be driven mainly by a few of the closest orbiting stars: S2, S5, S6, S8, S9, S14, S18, S31, S21, S24, S27, S29, and S38.
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