Les astronomes ont vu un trou noir supermassif silencieux dans une galaxie lointaine émettre des jets de gaz ultrachauds, marquant la première fois qu’un trou noir s’est « allumé » au cours de la vie humaine.
Les observations font également allusion à une étoile invisible qui pourrait être au bord de cette trou noirmais résistant remarquablement à être emporté dans l’abîme. L’étude de cette étoile qui défie le destin pourrait fournir des informations longtemps recherchées sur les interactions insaisissables entre les géants cosmiques et la matière des disques de gaz environnants qui influencent leur comportement alimentaire, affirment les chercheurs.
Ce trou noir supermassif, qui pèse l’équivalent de 1,4 million de soleils et se cache au cœur de la galaxie 1ES 1927+654 à environ 270 millions d’années-lumière de la Terre, a retenu les astronomes en haleine ces dernières années en raison de son comportement particulier. Après une longue période de repos depuis un mystérieuse poussée en 2018il a commencé à émettre régulièrement des rayons X à partir de la fin de 2022, signalant aux astronomes qu’un autre événement puissant mais inexpliqué était en cours.
En effet, peu de temps après, les émissions radio de la galaxie, qui étaient pratiquement inexistantes, « ont soudainement augmenté très rapidement – si vite que c’en était presque suspect ». Eileen Meyera déclaré lundi 13 janvier un professeur agrégé de physique à l’Université du Maryland, comté de Baltimore, qui a dirigé les observations radio, lors d’une conférence de presse de l’American Astronomical Society (AAS).
« C’est sans précédent : nous n’avons jamais observé un trou noir et l’avons vu passer d’un état radio silencieux à soudainement très bruyant », a-t-elle ajouté. « C’était un moment très chanceux. »
Les images d’un réseau de radiotélescopes à travers les États-Unis ont révélé que des jets jamais vus auparavant s’étaient « allumés », projetant des gouttes de plasma chaudes des deux côtés du trou noir à environ un tiers de la distance. vitesse de la lumière. Bien que l’on ne sache pas exactement ce qui a déclenché les nouveaux jets, Meyer et ses collègues soupçonnent que l’épidémie de 2018 – qui pourrait elle-même être due au trou noir dévorant une étoile proche – a probablement joué un rôle clé en apportant le matériel nécessaire à la formation des jets.
Si cela est vrai, les chercheurs supposent que les jets brûleront pendant environ 1 000 ans la matière provenant de l’étoile ingérée avant de s’arrêter. Ces résultats sont présentés dans un papier publié lundi 13 janvier dans The Astrophysical Journal Letters.
Histoires inédites
Les astronomes s’interrogent sur le comportement de ce trou noir depuis 2018, lorsqu’il a commencé à émettre des rayons X si intenses que des poches de gaz ultrachaud au-dessus et au-dessous de son disque d’accrétion, connues sous le nom de couronnes de trou noir, se sont éclaircies jusqu’à 100 fois en aussi peu que huit heures. – un signe révélateur que la bête cosmique se nourrissait activement de la matière du disque d’accrétion. Pour des raisons encore floues, les pics de rayonnement ont disparu de façon spectaculaire peu de temps après, mais a commencé à rebondir presque immédiatement, pour finalement briller 20 fois plus qu’avant.
De telles oscillations de radiations sauvages étaient sans précédent et ont amené les astronomes à douter initialement de l’exactitude des données. Cependant, « quand nous avons vu que c’était réel, c’était très excitant », explique l’astrophysicien Claudio Ricciprofesseur adjoint à l’Université Diego Portales au Chili, a déclaré dans un déclaration à l’époque. « Mais nous n’avions aucune idée non plus de ce à quoi nous avions affaire ; personne à qui nous avons parlé n’avait vu quelque chose de pareil. »
Une pièce cruciale du puzzle est apparue en 2022, lorsque la luminosité des émissions de rayons X, qui jusque-là fluctuait de manière aléatoire, a commencé à augmenter et diminuer toutes les 18 minutes. Les données des télescopes spatiaux NICER et XMM-Newton ont montré que la fréquence a continué d’augmenter jusqu’à atteindre toutes les sept minutes, niveau où elle plane depuis l’année dernière.
Il est crucial de déterminer la raison de cette stabilité continue, affirment les chercheurs, car cela pourrait déterminer si les jets eux-mêmes se balancent. Dans ce cas, cependant, il n’y a aucune explication évidente pour laquelle ses oscillations changeraient au fil du temps pour aboutir à un niveau aussi élevé. fréquence.
Le scénario le plus probable, que les scientifiques comprennent mieux en termes de physique impliquée, est qu’un compagnon en orbite, s’attardant très près du trou noir, résiste extraordinairement à être consommé.
Un compagnon caché
L’emplacement et la fréquence des signaux de rayons X suggèrent que tout compagnon en orbite doit se trouver à seulement quelques millions de kilomètres de l’horizon des événements du géant, qui est la limite au-delà de laquelle rien, pas même la lumière, ne peut s’échapper. Un petit trou noir plongerait directement dans le trou noir supermassif, et toute étoile normale serait rapidement déchirée par l’attraction gravitationnelle écrasante du géant.
Au lieu de cela, seule une naine blanche, le cadavre dense d’une étoile semblable au soleil, fait l’affaire, selon Megan Mastersondoctorant à l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT et co-auteur d’un article à venir explorer ce scénario. La naine blanche serait difficile à déchiqueter du fait de son extrême compacité, et pourrait avoir déjà existé dans le disque d’accrétion avant de se rapprocher du trou noir, expliquant potentiellement la fréquence croissante des signaux X observés par les chercheurs.
Planant désormais au bord intérieur du disque d’accrétion du trou noir, ce reste stellaire pourrait occasionnellement perdre une partie de sa matière, ce qui « vous donnera effectivement un peu d’énergie supplémentaire pour vous maintenir en dehors de l’horizon des événements du trou noir », a déclaré Masterson. lors de la conférence de presse de l’AAS.
Si une naine blanche est à l’origine du comportement déroutant du trou noir, le système devrait émettre des ondes gravitationnelles : de faibles ondulations dans le tissu de l’espace-temps qui parcourent l’espace à la vitesse de la lumière. Les fréquences de ces ondes se situent dans le « point idéal » pour être détectées par la prochaine antenne spatiale à interféromètre laser, ou LISAun gigantesque détecteur d’ondes gravitationnelles spatial dont la mise en orbite est prévue en 2035.
Des estimations approximatives de la masse que perd la naine blanche suggèrent qu’elle « devrait être capable de rester dans les parages pendant un bon moment », a déclaré Masterson. « Mais qui sait ? L’une des choses que j’ai apprises grâce à cette source, c’est qu’on ne sait jamais vraiment ce qui va se passer ensuite. »