Des astronomes sont témoins de l’étrange "Vache" de l’espace qui donne naissance à un trou noir

En juin 2018, une éclatante lumière a fait irruption dans le ciel de l’hémisphère Nord. Au premier coup d’œil, cela ressemblait à une supernova, les restes de l’explosion d’une étoile, mais à y regarder de plus près, cette chose s’est révélée bien plus étrange. Officiellement connu sous le nom de AT2018cow (mais rapidement surnommé « The Cow », “La Vache”), les astronomes croient maintenant que les télescopes jumeaux de la mission ATLAS à Hawaii ont capturé un spectacle unique, la naissance d’un trou noir ou d’une étoile à neutrons.

Image d’entête : At2018cow, ou The Cow, tel qu’observé environ 80 jours après sa première explosion (Université Northwestern)

Quand les étoiles meurent, elles affichent un impressionnant feu d’artifice céleste, avant de s’effondrer en trous noirs ou en étoiles à neutrons. La lumière brille pendant des mois ou des années, avant de s’estomper, laissant un nouvel objet dans son sillage. Bien que cela arrive tout le temps, les astronomes ratent généralement le début du spectacle, et le trou noir ou l’étoile à neutrons qui en résulte est voilé par la poussière qui peut résulter de l’événement.

Mais The Cow était différent. D’une part, elle était beaucoup plus brillante qu’à l’habitude, jusqu’à 100 fois plus lumineuse que les supernovæ dans notre voisinage. Et aussi soudainement qu’elle est apparu, elle avait disparu presque entièrement en seulement 16 jours, plutôt qu’en quelques mois.

Selon Raffaella Margutti de l’université Northwestern (Chicago/ Etats-Unis) et chercheuse principale de l’étude :

Nous pensions qu’il s’agissait d’une supernova. Mais ce que nous avons observé remettait en question notre conception actuelle de la mort stellaire. Nous pensons que ‘The Cow’ est la formation d’un trou noir ou d’une étoile à neutrons. Nous savons par la théorie que les trous noirs et les étoiles à neutrons se forment quand une étoile meurt, mais nous ne les avons jamais vus juste après leur naissance. Jamais.

Représentation d’une étoile disparaissant sous les yeux des astronomes pour donner naissance à un trou noir. (NASA, ESA, P. Jeffries (STScI))

D’autres facteurs ont également rendu le suivi de The Cow particulièrement favorable. À une distance de 200 millions d’années-lumière, elle était relativement proche de la Terre, du point de vue cosmique, et avec beaucoup moins de matériaux qu’habituellement, l’équipe pouvait voir jusqu’à l’objet en son centre.

Toujours selon Margutti :

Un  » globe lumineux  » se trouvait profondément à l’intérieur de l’éjection de l’explosion. Il aurait été difficile de voir ça dans une explosion stellaire normale. Mais The Cow avait très peu de masse éjectée, ce qui nous permettait de voir directement le rayonnement du “réacteur” central.

L’équipe a observé l’objet sous forme de rayons X, de rayons X durs, d’ondes radio et de rayons gamma, et elle a conclu que l’éclat initial était dû à la chute de débris stellaires dans l’horizon des événements du trou noir, là ou même la lumière ne peut échapper à ce dernier. Lorsque les chercheurs ont examiné sa composition chimique, ils ont trouvé des traces d’hydrogène et d’hélium, ce qui exclut la possibilité que l’explosion soit le résultat de la collision de deux objets.

Aussi unique soit-il, ce n’est peut-être pas la première fois que les astronomes assistent à la naissance d’un trou noir. En 2017, une équipe de l’université d’état de l’Ohio a signalé qu’une étoile avait tout simplement disparu sous leurs yeux, pas d’explosion, juste un effondrement en un trou noir. La découverte d’événements anormaux comme celui-ci et The Cow peuvent aider à mieux comprendre la vie et la mort des étoiles et des trous noirs.

L’étude sera bientôt publiée dans la revue Astrophysical Journal et présentée sur le site de l’université Northwestern : Birth of a black hole or neutron star captured for first time.