Une étoile avalée par un trou noir supermassif situé à 8,5 milliards d’années-lumière produit les plus brillants jets de lumière relativistes observés
Des astronomes ont repéré un flash lumineux incroyablement brillant qui traverse l’univers de part en part. Selon les estimations, cette lumière étrange émettait davantage de lumière qu’un quadrillion de soleils et, ironie du sort, elle provenait de l’un des objets les plus sombres qui soient.
Image d’entête : représentation de l’évènement, une étoile est dévorée par un trou noir supermassif proche. (Carl Knox (OzGrav, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Swinburne University of Technology))
Le Zwicky Transient Facility (ZTF) est un observatoire qui surveille de larges pans du ciel en même temps, à l’affût d’événements transitoires, des lumières pulsantes comme des supernovae ou des objets en mouvement comme des comètes. Le 11 février de cette année, il a repéré un phénomène exceptionnel : une tache lumineuse incroyablement brillante s’est manifestée dans une zone où il n’y avait rien eu la nuit précédente. Les astronomes ont calculé qu’il était plus brillant qu’un quadrillion de soleils.
Au cours des jours suivants, des télescopes du monde entier ont été braqués sur la lumière, l’étudiant dans les rayons X, l’ultraviolet, l’optique et les ondes radio, afin de découvrir ce qui pouvait bien dégager autant d’énergie. Dans une nouvelle étude (lien plus bas), les scientifiques ont identifié le candidat le plus probable.
Le signal, connut sous le nom de AT 2022cmc, semble provenir d’un trou noir situé à environ 8,5 milliards d’années-lumière. Dans ce qu’on appelle un événement de perturbation par effet de marée (TDE pour tidal disruption event), ce monstre supermassif a dévoré une étoile malchanceuse qui s’est approchée trop près, projetant une partie de sa matière pour former un éclat de lumière. Bien que des TDE aient été observés à de nombreuses reprises par le passé, il s’agit du plus brillant et du plus lointain jamais détecté.
Un trou noir dévore une étoile qui s’est trop approchée. Dans de très rares circonstances, il peut également en résulter des jets se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière et générant de la lumière observée par nos télescopes dans de nombreuses fréquences. AT2022cmc est l’événement de ce type le plus lointain enregistré à ce jour. (Zwicky Transient Facility/R. Hurt (Caltech/IPAC))
Alors comment est-elle devenue si brillante ? Certaines TDE peuvent former des jets relativistes : la matière de l’étoile mourante est projetée dans de puissants faisceaux et accélérée à 99,99 % de la vitesse de la lumière. Lorsque ces jets se trouvent être dirigés directement vers la Terre, ils peuvent apparaître beaucoup plus brillants que la normale. Cela est dû à l’effet Doppler, selon lequel les longueurs d’onde de la lumière se rapprochent les unes des autres à l’approche d’un observateur.
Représentation artistique de l’événement de perturbation de marée avec jet, AT2022cmc (ESO/ M.Kornmesser)
Mais même cet effet ne suffit pas à expliquer l’ampleur de cette luminosité sans précédent, selon l’équipe. Le trou noir doit être au milieu d’une “frénésie alimentaire”.
Selon Dheeraj Pasham, coauteur de l’étude :
Il avale probablement l’étoile au rythme de la moitié de la masse du Soleil par an. Une grande partie de cette perturbation par effet de marée se produit tôt, et nous avons pu saisir cet événement dès le début, moins d’une semaine après que le trou noir ait commencé à se nourrir de l’étoile.
Selon l’équipe, d’autres TDE devraient être observées à l’avenir, car des télescopes plus puissants commencent à scruter le ciel plus régulièrement.
Présentation de la découverte par le Massachusetts Institute of Technology. (Dheeraj Pasham (MIT), Matteo Lucchini (MIT) et Margaret Trippe.)
L’étude publiée dans Nature Astronomy : The Birth of a Relativistic Jet Following the Disruption of a Star by a Cosmological Black Hole et présentée sur le site du Zwicky Transient Facility : ZTF makes first dicovery of a rare cosmic lunch et du Massachusetts Institute of Technology : Mysteriously bright flash is a black hole jet pointing straight toward Earth, astronomers say.