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Un événement rare et insaisissable repéré dans une galaxie

La source de rayons X 3XMM J215022.4-055108, vue avec l'observatoire spatial XMM-Newton de l'ESA en 2006 (à gauche) et en 2009 (à droite). C'est le meilleur candidat pour un phénomène cosmique très rare et insaisissable: un trou noir dit de masse intermédiaire en train de se déchirer et de se régaler d'une étoile voisine. Cette espèce rare de trou noir a été repérée car elle a perturbé et déchiré une étoile proche, se gaver sur les débris résultant et jeter une énorme quantité de lumière dans le processus. Il a une masse d'environ cinquante mille fois celle du Soleil, et est situé dans un massif d'étoiles à la périphérie d'une galaxie à 740 millions d'années-lumière. Une comparaison entre ces deux images montre comment l'explosion d'énergie libérée par cet événement puissant a progressivement diminué au fil des ans. Crédits : Agence spatiale européenne

Une équipe de chercheurs pense avoir observé un phénomène cosmique très rare et insaisissable : un trou noir de masse intermédiaire en train de se nourrir d’une étoile voisine passée un peu trop près.

Il existe différents types de trous noirs dans l’Univers : les trous noirs de masse stellaire et les trous noirs supermassifs, généralement nichés au centre des galaxies, avec des masses équivalentes à des millions ou des milliards de soleils. Entre ces extrêmes se trouve un membre plus retiré de la famille des trous noirs : ceux de masse intermédiaire. Pensés pour être des graines qui finiront par devenir supermassives, ces derniers sont particulièrement insaisissables. Chaque observation est donc une aubaine.

En s’appuyant sur les données de l’observatoire spatial XMM-Newton de l’ESA, de l’observatoire Chandra X-Ray de la NASA et du télescope Swift X-Ray, une équipe d’astronomes détaille dans une étude avoir décelé un signe révélateur : une énorme poussée de radiation dans la périphérie d’une galaxie lointaine. Il pourrait ici s’agir d’une étoile passée trop près d’un trou noir. « C’est incroyablement excitant : ce type de trou noir n’a pas été repéré aussi clairement auparavant », explique Dacheng Lin, scientifique à l’Université du New Hampshire aux États-Unis. « Quelques candidats ont été trouvés, mais dans l’ensemble ils sont extrêmement rares et très recherchés, c’est le meilleur candidat de trou noir de masse intermédiaire observé jusqu’ici ».

On pense que ce type de trou noir se forme de diverses manières. Un des scénarios de formation implique la fusion incontrôlée d’étoiles massives situées dans des amas denses d’étoiles. Cependant, après formation des trous noirs, ces sites ont tendance à être dépourvus de gaz (ils ont tout absorbé), laissant ces objets sans matériau à consommer. Ils émettent ainsi peu de rayonnement, ce qui les rend extrêmement difficiles à repérer.

« L’une des rares méthodes que nous pouvons utiliser pour essayer de trouver un trou noir de masse intermédiaire est d’attendre qu’une étoile passe un peu trop près pour être perturbée – cela “active” de nouveau l’appétit du trou noir et l’incite à émettre un rayonnement que nous pouvons observer, poursuit le chercheur. Ce genre d’événement a déjà été clairement vu au centre d’une galaxie auparavant, mais jamais sur les bords extérieurs ».

C’est désormais chose faite, précisément sur les bords d’une grande galaxie située à environ 740 millions d’années-lumière de la Terre. Il en ressort que la malheureuse étoile a probablement été perturbée en octobre 2003, produisant une explosion d’énergie qui s’est décomposée au cours des 10 années suivantes. Le trou noir meurtrier, lui, serait environ 50 000 fois plus massif que le Soleil.

Vous retrouverez tous les détails de cette étude dans la revue Nature Astronomy.

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