Une étoile semblable au soleil située dans une galaxie située à environ 500 millions d’années-lumière est progressivement engloutie par un trou noir. Chaque fois qu’il s’approche d’un trou noir, il libère une matière équivalente à trois masses terrestres.
Une explosion massive de rayons X détectée par des astronomes de l'Université de Leicester suggère que trois fois la masse de la Terre brûle dans un trou noir. Dans une galaxie voisine, une étoile semblable au soleil est lentement dévorée par un petit trou noir vorace, perdant trois masses terrestres de matière à chaque approche.
La découverte des astronomes de l'Université de Leicester, publiée dans la revue Nature Astronomy le 7 septembre, fournit un « chaînon manquant » dans notre compréhension de la manière dont les trous noirs perturbent les étoiles en orbite. Cela suggère qu’un grand nombre d’étoiles sont en train d’être dévorées mais restent encore à découvrir. L’équipe de recherche a reçu le soutien de l’Agence spatiale britannique et du Conseil britannique des installations scientifiques et technologiques (STFC).
découvrir les détails
Les astronomes ont été réveillés par un flash lumineux de rayons X qui semblait provenir du centre de la galaxie voisine 2MASXJ02301709+2836050, à environ 500 millions d'années-lumière de la Voie Lactée. Nommé Swift J0230, il a été découvert pour la première fois par des scientifiques à l'aide d'un nouvel outil développé à l'observatoire Neil Gehrels Swift. Ils ont rapidement organisé d'autres observations Swift et ont constaté qu'il ne se désintégrait pas progressivement comme prévu, mais qu'il brillait brillamment pendant 7 à 10 jours, puis s'éteignait soudainement, répétant ce processus environ tous les 25 jours.
Image optique d'une galaxie subissant un nouvel événement, tirée des données archivées de PanSTARRS. L’objet radiographique est situé quelque part dans le cercle blanc, de la taille d’une tête d’épingle, à 100 mètres. L'emplacement d'une supernova âgée de 2 ans est également indiqué. Source : Daniele B. Malesani/PanSTARRS
Reliez les pièces manquantes
Un comportement similaire a été observé dans les sursauts dits quasi-périodiques et les transitoires nucléaires périodiques, dans lesquels le matériau d'une étoile est déchiré par un trou noir lorsqu'il orbite à proximité de lui, mais ils diffèrent par la fréquence des sursauts et par le fait que les sursauts se produisent principalement sous forme de rayons X ou de lumière optique. La régularité du rayonnement de Swift J0230 se situe quelque part entre les deux, ce qui suggère qu'il s'agit du « chaînon manquant » entre les deux types de sursauts.
En utilisant comme guide les modèles proposés pour les deux types d'événements, les scientifiques ont conclu que l'explosion de Swift J0230 représentait une étoile de taille similaire à notre soleil en orbite sur une orbite elliptique autour d'un trou noir de faible masse au centre de la galaxie. À mesure que l’orbite de l’étoile se rapproche de la puissante attraction gravitationnelle du trou noir, une matière équivalente à trois masses terrestres est arrachée de l’atmosphère de l’étoile et chauffée lorsqu’elle tombe dans le trou noir. La température élevée d'environ 2 millions de degrés Celsius libère une grande quantité de rayons X, qui ont été capturés pour la première fois par le satellite Swift.
Images radiographiques du même endroit dans le ciel avant (à gauche) et après (à droite) l'explosion du Swift J0230. Les images ont été prises avec le télescope à rayons X embarqué sur le satellite Swift. Crédit image : Phil Evans (Université de Leicester)/NASASwift
Points de vue d'experts
L'auteur principal, le Dr Phil Evans, de l'École de physique et d'astronomie de l'Université de Leicester, a déclaré : « C'est la première fois que nous voyons une étoile comme le Soleil être déchirée à plusieurs reprises et engloutie par un trou noir de faible masse. Ce nouveau système se situe exactement entre ces deux catégories, et lorsque vous analysez les chiffres, vous constatez que les types d'objets impliqués correspondent également très bien. »
Le Dr Rob Eyles-Ferris, qui travaille avec le Dr Evans sur le satellite Swift, a récemment terminé son doctorat à l'Université de Leicester, qui portait notamment sur l'étude de la destruction des étoiles par les trous noirs. "Dans la plupart des systèmes que nous avons vus dans le passé, l'étoile était complètement détruite", a-t-il expliqué. "Swift J0230 est un nouvel ajout passionnant à la catégorie des étoiles partiellement détruites car il nous montre le véritable lien découvert entre ces deux classes d'objets, et notre nouveau système nous fournit le chaînon manquant."
Illustration de l'Observatoire Neil Gales-Swift. Source : NASA
Au plaisir d'en découvrir davantage
Le Dr Kim Page de l'Université de Leicester a participé à l'analyse des données de cette étude : « Étant donné que nous avons découvert le Swift J0230 quelques mois après le lancement de notre nouvel outil de chasse aux transitoires, nous nous attendons à ce que de nombreux autres objets de ce type attendent d'être découverts. »
Le Dr Chris Nixon est un astrophysicien théoricien qui a récemment été transféré de l'Université de Leicester à l'Université de Leeds. Il a dirigé les efforts pour expliquer théoriquement l’événement. Ses recherches ont été financées par le UK Science and Technology Facilities Council et le Leverhulm Trust.
Ils estiment que le trou noir a environ 10 000 à 100 000 fois la masse du Soleil, ce qui est assez petit pour les trous noirs supermassifs que l’on trouve généralement au centre des galaxies. On estime que le trou noir au centre de notre galaxie a une masse de 4 millions de masses solaires, alors que la plupart des trous noirs ont une masse d'environ 100 millions de masses solaires.
Il s'agit de la première découverte utilisant le nouveau détecteur de transitoires du satellite Swift, développé par l'équipe de l'Université de Leicester et exécuté sur leurs ordinateurs. Lorsqu’un événement extrême se produit, il provoque des éclats de rayons X dans des zones du ciel qui étaient auparavant dépourvues de rayons X, ce que les astronomes appellent transitoires de rayons X astronomiques. Bien que ces événements transitoires annoncent l’apparition d’événements extrêmes, ils ne sont pas faciles à détecter, du moins pas rapidement. C’est pourquoi ce nouvel outil a été développé pour rechercher de nouveaux types d’événements transitoires en temps réel.
Le Dr Evans a ajouté : « Ce type d'objet était en grande partie indétectable jusqu'à ce que nous construisions cette nouvelle installation et découvrions très rapidement ce tout nouvel événement jamais vu auparavant. Swift a presque 20 ans et découvre soudainement de nouveaux événements dont nous ignorions l'existence.
Coopération internationale et perspectives d’avenir
Caroline Harper, responsable des sciences spatiales à l'Agence spatiale britannique, a déclaré : « Il s'agit d'une autre découverte passionnante de la mission Swift, de premier plan au monde : chaque fois qu'une étoile semblable au soleil orbite assez près, un trou noir de faible masse la mord. »
L'Agence spatiale britannique travaille avec la NASA sur cette mission depuis de nombreuses années ; le Royaume-Uni a dirigé le développement du matériel pour deux instruments scientifiques clés et a financé le Swift Science Data Centre, que nous continuons de soutenir. Nous attendons avec impatience la compréhension future de Swift des sursauts gamma dans l’univers et des événements à grande échelle qui les provoquent.