Nous savons tous que les trous noirs sont des monstres destructeurs. Leur formidable attraction gravitationnelle aspire tout ce qui se met en travers de leur chemin. Cela est particulièrement vrai pour les trous noirs supermassifs au cœur des galaxies. Ils peuvent déchirer les étoiles. Et, de temps en temps, comme une fois tous les 10 000 ans, cela arrive. L’étoile passe trop près et la gravité du trou noir la déchire.
Lorsqu’une étoile subit un «événement de perturbation des marées» (TDE), elle illumine le cœur de la galaxie. Les astronomes connaissent environ 100 de ces TDE dans les galaxies lointaines. La plupart de la lumière qu’ils détectent à partir de cet événement catastrophique arrive sous la forme de rayons X et de lumière optique. Mais, il s’avère qu’ils peuvent syntoniser les signaux infrarouges d’un TDE, et les scientifiques du MIT en ont récemment capturé un se produisant dans la galaxie NGC 7392. La galaxie se trouve à environ 137 millions d’années-lumière de la Terre, et la découverte en son cœur est l’une des pour la première fois, les astronomes ont vu une vue infrarouge du déchiquetage d’étoiles par un trou noir.
Ils ont nommé l’événement “WTP14adbjsh”. Parce que les nuages de poussière cachaient la vue, il n’y avait pas de vues aux rayons X ou ultraviolets. Cependant, la poussière a absorbé une grande partie du rayonnement de l’événement, ce qui a provoqué l’émission de lumière infrarouge par les nuages.
Capturer une vue d’un trou noir Déchiqueter une étoile
La découverte est survenue presque par accident alors que le post-doctorant du MIT Christos Panagiotou et ses collègues parcouraient les données de la mission NEOWISE. Il effectue des balayages du ciel dans les longueurs d’onde infrarouges depuis 2010. L’équipe a découvert un flash lumineux qui est apparu dans les données. Panagiotou ne recherchait pas les événements de perturbation des marées, en fait. L’équipe recherchait des transitoires, des sources de lumière qui apparaissent puis disparaissent. Puis, ils ont découvert ce flash. “Nous pouvions voir qu’il n’y avait rien au début”, se souvient Panagiotou. “Puis tout à coup, fin 2014, la source est devenue plus lumineuse et en 2015 a atteint une luminosité élevée, puis a commencé à revenir à sa quiescence précédente.”
Ils ont finalement retracé le flash jusqu’à NGC 7392 et ont commencé à se demander quel type de processus astrophysique pouvait le créer. “Par exemple, les supernovae sont des sources qui explosent et s’illuminent soudainement, puis redescendent, sur des échelles de temps similaires aux événements de perturbation des marées”, a déclaré Panagiotou. “Mais les supernovae ne sont pas aussi lumineuses et énergétiques que ce que nous avons observé.”
Finalement, l’équipe a compris que le flash était dû à un TDE, c’est-à-dire une étoile déchirée par un trou noir supermassif. Il correspondait aux données et, s’il fonctionnait, était le plus proche que les astronomes aient jamais observé.
Prouver un TDE
C’est une chose de prétendre que le flash de lumière transitoire était une étoile déchiquetée par un trou noir, mais comment le prouver ? Tout d’abord, l’équipe devait comprendre le trou noir et son environnement. Alors, ils ont étudié la galaxie. Des données provenant de diverses sources ont montré que la galaxie avait un trou noir supermassif environ 30 millions de fois plus massif que le Soleil. C’est en fait assez massif. “C’est presque 10 fois plus grand que le trou noir que nous avons à notre centre galactique, donc c’est assez massif, bien que les trous noirs puissent atteindre jusqu’à 10 milliards de masses solaires”, a déclaré Panagiotou.
Pour qu’une étoile se rapproche suffisamment pour rencontrer le trou noir, cela signifie que la galaxie a une population d’étoiles et pourrait en créer à proximité du trou noir. Les observations à différentes longueurs d’onde ont montré que NGC 7392 est en train de créer de nouvelles étoiles. Cependant, elle n’est pas aussi active que certaines galaxies et est plus occupée que d’autres. Elle est considérée comme une galaxie « verte » formant des étoiles. C’est parce qu’il produit quelques étoiles, suffisamment pour fournir quelque chose à manger au trou noir. Il s’avère que la plupart des TDE se sont produits dans le type rare de galaxie “verte”.
Cependant, il y a un autre facteur à considérer. Les galaxies en formation d’étoiles produisent beaucoup de poussière, en particulier au cœur. La lumière infrarouge peut traverser la majeure partie de la poussière, tandis que la lumière des rayons X, optique ou ultraviolette est bloquée. Ainsi, cela peut être un facteur expliquant pourquoi les astronomes n’ont pas détecté plus de TDE dans les galaxies en formation d’étoiles lorsqu’ils regardent à l’aide de télescopes optiques conventionnels.
L’avenir de l’observation des TDE est l’infrarouge
Cette découverte souligne le besoin de plus d’observations infrarouges des galaxies pour rechercher les TDE. “Le fait que les relevés optiques et aux rayons X aient manqué ce TDE lumineux dans notre propre arrière-cour est très éclairant et démontre que ces relevés ne nous donnent qu’un recensement partiel de la population totale de TDE”, a déclaré Suvi Gezari, astronome associé et président de le personnel scientifique du Space Telescope Science Institute dans le Maryland, qui n’a pas participé à l’étude. “L’utilisation de relevés infrarouges pour capter l’écho de la poussière des TDE obscurcis… nous a déjà montré qu’il existe une population de TDE dans les galaxies poussiéreuses formant des étoiles qui nous manquaient.”
Fait intéressant, le satellite TESS (mieux connu pour ses recherches d’exoplanètes) a également capturé un TDE en 2019. Une enquête au sol appelée All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) a alerté les astronomes. Ils ont pu obtenir d’autres observations, notamment de la part de TESS pour suivre le déroulement de l’événement.
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