2024-03-28 19:56:50
Agrandir / Les scientifiques ont découvert un grand trou noir qui « a le hoquet », dégageant des panaches de gaz.
José-Luis Olivares, MIT
En décembre 2020, les astronomes ont repéré un éclat de lumière inhabituel dans une galaxie située à environ 848 millions d’années-lumière, une région avec un trou noir supermassif au centre qui était jusque-là largement calme. L’énergie de l’éclatement a mystérieusement diminué tous les 8,5 jours environ avant que le trou noir ne se stabilise à nouveau, ce qui s’apparente à un cas de hoquet céleste.
Les scientifiques pensent désormais avoir compris la raison de ce comportement inhabituel. Le trou noir supermassif est entouré d’un trou noir plus petit qui perce périodiquement le disque d’accrétion de l’objet plus grand au cours de son déplacement, libérant un panache de gaz. Cela suggère que les disques d’accrétion des trous noirs pourraient ne pas être aussi uniformes que le pensaient les astronomes, selon un nouvel article publié dans la revue Science Advances.
Le co-auteur Dheeraj «DJ» Pasham de l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT a remarqué l’alerte communautaire qui s’est déclenchée après que l’All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN) ait détecté l’éruption, baptisée ASASSN-20qc. Il était intrigué et disposait encore d’un peu de temps sur le télescope à rayons X, appelé NICER (the Neutron star Interior Composition Explorer) à bord de la Station spatiale internationale. Il a dirigé le télescope vers la galaxie d’intérêt et a rassemblé environ quatre mois de données, après quoi l’éruption s’est estompée.
Pasham a remarqué une tendance étrange en analysant ces quatre mois de données. Les sursauts d’énergie diminuaient tous les 8,5 jours dans le régime des rayons X, un peu comme la luminosité d’une étoile peut brièvement s’atténuer à chaque fois qu’une planète en orbite passe devant. Pasham était perplexe quant au type d’objet qui pourrait provoquer un effet similaire dans une galaxie entière. C’est à ce moment-là qu’il est tombé sur un article théorique rédigé par des physiciens tchèques suggérant qu’il était possible qu’un trou noir supermassif au centre d’une galaxie ait un trou noir plus petit en orbite ; ils prédisaient que, dans de bonnes circonstances, cela pourrait produire un effet périodique similaire à celui que Pasham avait observé dans ses données radiologiques.
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Simulation informatique d’un trou noir de masse intermédiaire en orbite autour d’un trou noir supermassif et entraînant des panaches de gaz périodiques qui peuvent expliquer les observations.
Petra Sukova, Institut Astronomique du CAS
«J’étais très enthousiasmé par cette théorie et j’ai immédiatement envoyé un e-mail pour dire : ‘Je pense que nous observons exactement ce que prédisait votre théorie», a déclaré Pasham. Ils ont uni leurs forces pour exécuter des simulations intégrant les données de NICER, et les résultats ont soutenu la théorie. On estime que le trou noir au centre de la galaxie a une masse de 50 millions de soleils. Puisqu’il n’y a pas eu d’éclatement avant décembre 2020, l’équipe pense qu’il y avait tout au plus juste un faible disque d’accrétion autour de ce trou noir et un trou noir en orbite plus petit, d’une masse comprise entre 100 et 10 000 masses solaires, qui a échappé à la détection pour cette raison.
Cela semble être ce qui s’est produit dans le système actuel pour provoquer l’éruption soudaine du trou noir supermassif primaire. Il disposait désormais d’un disque d’accrétion beaucoup plus brillant, de sorte que lorsque son partenaire trou noir, plus petit, traversait le disque, des panaches de gaz plus grands que d’habitude étaient émis. Par chance, ce panache était justement pointé dans la direction d’un télescope d’observation.
Les astronomes connaissent depuis un certain temps les systèmes de trous noirs binaires dits de « David et Goliath », mais « c’est une bête différente », a déclaré Pasham. « Cela ne correspond à rien de ce que nous savons sur ces systèmes. Nous observons des preuves d’objets entrant et traversant le disque, sous différents angles, ce qui remet en question l’image traditionnelle d’un simple disque gazeux autour de trous noirs. Nous pensons qu’il existe une énorme population de ces systèmes.
Science Advances, 2024. DOI : 10.1126/sciadv.adj8898 (À propos des DOI).
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