Celle que l’on a prise pour la plus lumineuse des supernovae serait en fait une étoile “spaghettifiée” par un trou noir

TNK étoile

L’année dernière, des astronomes ont assisté à un brillant flash cosmique estimée être la plus puissante supernova jamais enregistrée, une explosion à la luminosité si intense qu’à son apogée elle était 20 fois plus brillante que la puissance lumineuse totale de la Voie lactée ou 570 milliards de fois plus lumineuse que le Soleil.

Mais de nouvelles observations suggèrent que ce phénomène cosmique, appelé ASASSN-15lh, n’était en fait pas une supernova, mais quelque chose d’encore plus rare : l’agonie d’une étoile qui s’est un peu trop rapprochée d’un trou noir supermassif.

D’ordinaire, lorsqu’une étoile avec assez de masse atteint la fin de sa vie naturelle, elle devient une supernova, causée soit par un manque de combustible, soit en ayant accumulé trop de matière. Ce sont les plus grandes explosions dans l’espace, donc la luminosité extrême d’ASASSN-15lh, deux fois plus brillante que le précédent record, a fasciné la communauté de l’espace.

Habituellement, les étoiles atteignent la fin de leur vie naturelle si d’autres choses ne leur arrivent pas en cour de route et c’est ce qui semble être arrivé à l’étoile au cœur de ASASSN-15lh, selon une équipe dirigée par l’astronome Giorgos Leloudas de l’Institut Weizmann des sciences en Israël.

Selon Leloudas :

Nous avons observé la source pendant 10 mois après l’évènement et nous avons conclu que l’explication d’une supernova extraordinairement lumineuse est peu probable.

Nos résultats indiquent que l’évènement a probablement été causé par un trou noir supermassif tournant rapidement, car il a détruit une étoile de faible masse.

ASASSN-15lh a eu lieu dans une galaxie à quelque 4 milliards d’années-lumière d’ici et l’hypothèse de l’équipe est qu’un trou noir supermassif se trouve au cœur de ce système éloigné qui a attiré une étoile voisine.

Cette représentation artistique présente un trou noir supermassif entouré d’un disque d’accrétion de matière en rotation comprenant les restes d’une étoile déchiquetée. (ESO / ESA / Hubble / M. Kornmesser)TNK étoile 2

Lorsqu’une étoile se rapproche trop d’un trou noir comme celui-ci, elle subit ce que l’on appelle une perturbation des marées (tidal disruption event), où des forces de marée extrêmes étirent la matière en de longues et minces formes, un processus bien nommé spaghettification.

Mais pour avoir détruit une étoile comme celle-ci, le trou noir d’ASASSN-15lh avec une masse d’au moins 100 millions de fois celle du Soleil, ne devrait pas être un trou noir ordinaire.

Selon Nicholas Stone de l’université de Columbia, l’un des membres de l’équipe de recherche :

L’évènement de perturbation des marées que nous proposons ne peut pas être expliqué avec un trou noir supermassif non tournant. Nous soutenons que ASASSN-15lh était un évènement de perturbation de marée découlant d’un type très particulier de trou noir.

C’est parce que les trous noirs qui ne tournent pas ne peuvent pas affecter les étoiles au-delà de leur horizon des événements, la limite après laquelle même la lumière ne peut s’échapper de l’inéluctable attraction gravitationnelle du trou noir. Mais un type de trou noir tournant, appelé trou noir de Kerr, n’a pas cette limitation.

Si l’hypothèse est correcte, la lumière intense d’ASASSN-15lh provient de l’étoile alors qu’elle est attirée vers le trou noir. A ce moment-là, la matière spaghettifiée au sein de l’étoile se heurterait à elle-même et engendrerait une intense chaleur, produisant l’intense éclat de lumière que les scientifiques ont pris pour une supernova particulièrement brillante.

Alors que les chercheurs reconnaissent qu’à ce stade ce n’est encore qu’une hypothèse, les observations faites à l’aide du Very Large Telescope (VLT) et du New Technology Telescope (NTT) de l’Observatoire européen austral (ESO) (avec les données du télescope spatial Hubble) révèlent la présence de lumière ultraviolette et de chaleur émanant de la lointaine galaxie, rendant une supernova peu probable.

Il y a aussi la question de l’environnement spatial relativement tranquille où ASASSN-15lh est survenu.

Selon Leloudas :

Nous avons toujours trouvé des supernovae dans des galaxies très bleues, qui sont des galaxies pleines de jeunes et massives étoiles, comme celles susceptibles d’exploser.

Il s’agit d’une galaxie rouge et morte, et très massive, où vous ne vous attendez pas à trouver des étoiles qui donneraient des explosions en supernova. C’est une forte preuve contre une supernova.

Si c’est le cas, ce ne serait que le 10e événement de perturbation des marées que nous connaissons et la première fois que des scientifiques utilisent ce phénomène pour estimer le spin d’un trou noir supermassif.

Selon Andy Howell de l’université de Californie :

C’est comme découvrir un nouveau type de dinosaure. Maintenant que nous avons les bons outils et que nous savons ce qu’il faut rechercher, nous allons en trouver plus et mieux les comprendre.

L’étude publiée dans Nature Astronomy : The superluminous transient ASASSN-15lh as a tidal disruption event from a Kerr black hole.

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