Une étoile qui est si longuement engloutie par un trou noir que l’évènement dépasse les limites de la physique

A près de 2 milliards d’années-lumière de distance, un trou noir supermassif avale très lentement une étoile. Les astronomes ont eu le temps d’y jeter un coup d’œil, car ce spectacle de lumière interstellaire est visible depuis plus de 10 ans, ce qui en fait la plus longue mort d’une étoile jamais observée.

Le phénomène est connu comme étant un “évènement de perturbation de marée” (TDE pour tidal disruption event) et il se produit quand un objet, comme une étoile, passe trop près d’un trou noir et se retrouve piégé dans son attraction gravitationnelle où des forces de marée extrêmes étirent la matière en de longues et minces formes, un processus bien nommé spaghettification. L’étoile est littéralement déchirée dans le processus, éjectant une partie de sa matière vers l’extérieur tandis que le reste est aspiré dans le trou noir. Comme cette matière se réchauffe, elle créée une flambée de rayons X qui peuvent être détectés par des instruments ici sur Terre et en orbite.

Image d’entête : représentation artistique d’un “évènement de perturbation de marée” (tidal disruption event). (CXC/M. Weiss; rayon X : NASA/CXC/UNH/D. Lin et col, optique : CFHT)

Cet évènement en particulier se produit dans un trou noir appelé XJ1500 + 0154, au centre d’une petite galaxie à environ 1,8 milliard d’années-lumière de distance. Son éclat de rayons X a été repéré le 23 juillet 2005 par le télescope orbital XMM-Newton de l’Agence Spatiale Européenne. Depuis lors, il a été observé plusieurs fois par le télescope spatial Chandra, l’XMM-Newton et le satellite Swift, avec la luminosité de ses rayons X augmentant jusqu’à 100 fois, pour culminer le 5 juin 2008.

Selon Dacheng Lin, responsable de la recherche (université du New Hampshire, États-Unis) :

Nous avons assisté à la mort spectaculaire et prolongée d’une étoile. Des dizaines d’évènements de perturbation de marée ont été détectés depuis les années 1990, mais aucun n’est resté brillant aussi longtemps que celui-ci.

La durée de l’évènement n’est pas la seule chose extraordinaire ici. Il est également constamment plus brillant que nos modèles prédisent qu’il devrait en être capable. La limite d’Eddington représente la limite supérieure que la luminosité d’un objet doit être capable d’atteindre, calculée comme un équilibre entre le rayonnement émis vers l’extérieur et la gravité attirant la matière à l’intérieur. Mais la quantité de rayons X émise par XJ1500 + 0154 a régulièrement dépassé cette limite supposée. Cela signifie soit que c’est l’étoile la plus dense que nous ayons vue être déchiquetée, ou c’est la première fois que nous avons réussi à capter l’ensemble du spectacle.

Le fait que nous ayons maintenant des preuves que les trous noirs peuvent engloutir une étoile deux fois plus massive que notre Soleil pour devenir énormes ouvre un Nouveau Monde de possibilités en ce qui concerne les trous noirs.

Nous devons garder à l’esprit que cette recherche n’a pas encore été évaluée par des pairs, mais si elle est confirmée cette observation pourrait aider à expliquer comment les trous noirs supermassifs ont pu être environ un milliard de fois plus massifs que notre Soleil dans les premiers jours de l’Univers, ce que les chercheurs ont encore du mal à expliquer.

Selon Stefanie Komossa, membre de l’équipe à la QianNan Normal University for Nationalities en Chine :

Cet évènement montre que les trous noirs peuvent vraiment croitre à des taux extraordinairement élevés.

XJ1500 + 0154 est encore visible aujourd’hui, mais les chercheurs s’attendent à ce que sa luminosité disparaisse au cours des prochaines années, comme le trou noir n’a plus d’étoiles à consommer. En attendant, les astronomes gardent un œil dessus.

L’étude publiée dans Nature Astronomy : A likely decade-long sustained tidal disruption event et présentée sur le site de la NASA : Black Hole Meal Sets Record for Duration And Size.