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Des astronomes observent la couronne d’un trou noir disparaître, puis réapparaître

Crédits : NASA / JPL Caltech

Des astronomes ont récemment observé la couronne d’un trou noir briller, puis s’éteindre mystérieusement, avant de briller à nouveau. Ce phénomène, qui n’avait jamais été observé auparavant, pourrait témoigner du passage éclair d’une étoile dans l’environnement de l’objet.

Imaginez la scène : au centre d’une galaxie lointaine, un trou noir consomme lentement un disque de gaz qui tourbillonne autour, comme de l’eau dans un drain. Alors qu’un filet constant de gaz est aspiré dans sa gueule béante, des particules ultra-chaudes se rassemblent près du trou noir, au-dessus et en dessous du disque, générant une lueur de rayons X brillante. Ces collections de gaz ultra-chauds sont appelées « couronnes ».

Ces couronnes sont connues pour présenter des changements notables de leur luminosité, s’éclaircissant ou s’assombrissant jusqu’à 100 fois à mesure que le trou noir se nourrit. Généralement, ces changements se produisent sur des périodes de temps très longues. D’où l’intérêt de cette nouvelle découverte.

Une équipe d’astronomes annonce en effet avoir observé l’une de ces couronnes s’illuminer, s’éteindre, puis s’illuminer à nouveau, et ce dans un laps de temps très court. Le phénomène s’est produit autour d’un trou noir de 19 millions de masses solaires positionné au centre d’une galaxie à 275 millions d’années-lumière.

Jour, nuit, jour

Tout a commencé en 2018, lorsque le All Sky Automated Survey for SuperNovae (en abrégé ASAS-SN), un programme automatisé à la recherche de nouvelles supernovas, enregistre une « fusée incroyablement brillante » émanant du centre d’une galaxie.

Des études de suivi ont ensuite permis de constater que, environ 160 jours après cette poussée, le même centre galactique commençait à s’assombrir. Sur une période de 40 jours, la lueur des rayons X avait alors complètement disparu.

Ensuite, les « lumières » se sont progressivement rallumées. Environ 300 jours après l’éruption initiale, le noyau de la galaxie brillait quasiment 20 fois plus qu’au départ.

« Nous nous attendons à ce que des changements de luminosité aussi importants varient sur des échelles de temps de plusieurs milliers à des millions d’années, a déclaré la physicienne Erin Kara du Massachusetts Institute of Technology (MIT). Ici, nous avons vu l’objet changer d’un facteur de 10 000 sur une année. Il a même évolué d’un facteur 100 en huit heures, ce qui est tout simplement inédit et vraiment époustouflant ».

Que s’est-il passé ?

La luminosité d’une couronne de trou noir est un sous-produit direct de l’alimentation de ce dernier. Donc, dans le cas de ce trou noir, si cette lumière a soudainement disparu, cela signifie probablement que son approvisionnement en nourriture a été coupé.

Dans leur étude, les chercheurs émettent l’hypothèse qu’une étoile en fuite aurait pu s’approcher trop près du trou noir et se retrouver déchirée. Si tel était le cas, des débris de l’étoile se déplaçant rapidement auraient alors pu intégrer une partie du disque, dispersant brièvement le gaz et assombrissant la couronne.

trou noir
Cette illustration montre un trou noir entouré d’un disque de gaz. Dans l’image de gauche, une série de débris tombent vers le disque. Dans l’image de droite, les débris ont dispersé une partie du gaz, provoquant la disparition de la couronne (la boule de lumière blanche au-dessus du trou noir). Crédits : NASA / JPL Caltech

Bien qu’une étoile soit possiblement coupable de cet événement, les auteurs soulignent qu’il pourrait y avoir d’autres explications. Une caractéristique remarquable des observations est que toutes ces transitions de niveaux de luminosité ne se sont pas faites en douceur, bien au contraire.

« Cet ensemble de données contient de nombreuses énigmes, admet Erin Kara. Mais c’est excitant, car cela signifie que nous apprenons quelque chose de nouveau sur l’univers. Nous pensons que l’hypothèse de l’étoile est bonne, mais je pense aussi que nous allons analyser cet événement pendant longtemps ».

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