Le moment rarement vu où un trou noir attrape et dévore une étoile a été repéré au plus près à ce jour.
Dans une galaxie nommée NGC 7392 située à seulement 137 millions d’années-lumière, soit un quart de la distance du record précédent, les astronomes ont capturé le cri de lumière lorsqu’un trou noir supermassif s’est d’abord séparé puis a avalé une étoile.
De plus, c’est le premier événement de ce type capturé sous une lumière non conventionnelle. Plutôt qu’un rayonnement optique ou X, l’événement, nommé WTP14adbjsh, a été considéré comme une éruption infrarouge brillante.
La découverte suggère qu’il pourrait y avoir de tels événements de perturbation des marées (TDE) que nous manquons, simplement parce que nous ne regardons pas dans la bonne partie du spectre électromagnétique. Et cela pourrait résoudre une curieuse énigme sur les TDE que nous avons détectés à ce jour.
De gauche à droite : le flare à son apogée en 2015 de NEOWISE ; une image de référence sans la lumière parasite ; et la différence de lumière entre les deux. (Panagiotou et al., ApJL, 2023)
“Trouver ce TDE à proximité signifie que, statistiquement, il doit y avoir une grande population de ces événements auxquels les méthodes traditionnelles étaient aveugles”, explique l’astrophysicien Christos Panagiotou de l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT.
“Nous devrions donc essayer de les trouver dans l’infrarouge si nous voulons une image complète des trous noirs et de leurs galaxies hôtes.”
Les trous noirs, s’ils n’accumulent pas activement de matière, sont difficiles à repérer. Ils sont si denses que l’espace-temps se courbe autour d’eux, créant un piège gravitationnel dont même la lumière ne peut s’échapper. Cela les rend effectivement invisibles pour nos instruments sensibles à la lumière, les yeux avec lesquels nous explorons le cosmos.
Mais un trou noir actif est un mangeur désordonné. Les violents processus d’accrétion dans le régime gravitationnel extrême qui les entoure génèrent des quantités incroyables de lumière. Toute étoile qui erre trop près sera d’abord déformée, puis séparée par la force de marée de l’interaction gravitationnelle, avant de tomber sur le trou noir sous forme de pluie de débris.
Ici sur Terre, nous pouvons voir cela comme une éruption lumineuse et une décoloration progressive de la lumière lorsque l’étoile éclate puis meurt, généralement la plus forte et la première repérée, dans les rayons X et la lumière optique.
WTP14adbjsh, en revanche, n’a cinglé aucun des télescopes configurés pour détecter les rayons X et les éruptions optiques qui sont généralement les signes révélateurs d’un TDE.
Au contraire, Panagiotou et ses collègues l’ont trouvé dans les données d’archives collectées par le vaisseau spatial NEOWISE en 2014 et 2015, un télescope spatial infrarouge qui scanne le ciel à la recherche d’astéroïdes et de comètes dans le système solaire.
“Nous pouvions voir qu’il n’y avait rien au début”, dit Panagiotou. “Puis tout à coup, fin 2014, la source est devenue plus lumineuse et en 2015 a atteint une luminosité élevée, puis a commencé à revenir à sa quiescence précédente.”
L’examen d’autres données de cette région du ciel au moment de l’éruption recueillies par les relevés MAXI (rayons X) et ASAS-SN (optique) a montré que WTP14adbjsh n’était pas du tout visible dans ces longueurs d’onde.
Néanmoins, la façon dont la lumière s’est évasée et s’est estompée était exactement cohérente avec l’évolution d’un TDE, autour d’un trou noir supermassif d’environ 30 millions de fois la masse du Soleil.
Et c’est là que les choses deviennent vraiment intéressantes.
La plupart des TDE détectés à ce jour ont été trouvés dans un type de galaxie relativement rare. Ce sont des galaxies plus anciennes et guindées qui n’ont pas beaucoup de gaz et de poussière dans l’espace entre les étoiles.
Ils n’ont pas non plus beaucoup de formation d’étoiles en cours; une sorte de galaxies “boucle d’or”, entre les galaxies en formation d’étoiles qui sont poussiéreuses et assez occupées par la formation d’étoiles, et les galaxies au repos qui semblent en avoir fini avec tout ce travail de formation d’étoiles et qui sont heureuses de dériver paisiblement dans l’espace.
Si nous nous attendons à ce que des TDE se produisent n’importe où, ce sont les galaxies formatrices d’étoiles, qui sont les plus nombreuses dans l’Univers. C’est parce que les étoiles qu’ils produisent devraient fournir beaucoup de matière pour qu’un trou noir puisse perturber les marées.
Cependant, nous avons trouvé relativement peu de TDE dans les galaxies de ce type, malgré leur prépondérance.
WTP14adbjsh suggère une raison. Les galaxies en formation d’étoiles ont beaucoup de poussière obscurcissant leurs centres. Les rayons X et la lumière optique ne pourraient pas pénétrer cette poussière. Mais la lumière infrarouge, avec ses longueurs d’onde plus longues, ne disperse pas les particules de poussière comme le font les longueurs d’onde plus courtes. Il peut voyager tout droit, en grande partie sans entrave.
Ce n’est donc pas que les TDE préfèrent les galaxies hôtes qui n’ont pas de poussière ; c’est que nous ne les avons pas recherchés dans les galaxies hôtes poussiéreuses en utilisant les bons outils. Cela signifie qu’il pourrait y avoir un tout nouvel univers audacieux d’étoiles démembrées hurlant dans la lumière infrarouge, attendant juste là-bas que nous les trouvions.
“Le fait que les relevés optiques et aux rayons X aient manqué ce TDE lumineux dans notre propre arrière-cour est très éclairant et démontre que ces relevés ne nous donnent qu’un recensement partiel de la population totale de TDE”, déclare l’astronome Suvi Gezari du télescope spatial. Science Institute, qui n’a pas participé à la recherche.
“L’utilisation de relevés infrarouges pour capter l’écho de la poussière des TDE obscurcis… nous a déjà montré qu’il existe une population de TDE dans les galaxies poussiéreuses formant des étoiles qui nous manquaient.”
Les résultats ont été publiés dans The Astrophysical Journal Letters.
