Un télescope scrute la noirceur de l'espace lointain. Soudain - un flash lumineux brillant apparaît qui n’était pas là avant. Qu'est ce que ça pourrait être? Une supernova? Deux étoiles massivement denses fusionnant ensemble? Peut-être un éclat de rayons gamma?
Il y a cinq ans, des chercheurs utilisant le télescope ROTSE IIIb de l'observatoire McDonald ont remarqué un tel événement. Mais loin d'être votre explosion stellaire ordinaire ou votre fusion d'étoiles à neutrons, les astronomes pensent que cette minuscule fusée était en fait la preuve d'un trou noir supermassif au centre d'une galaxie lointaine, déchirant une étoile en lambeaux .
Les astronomes de McDonald utilisaient le télescope pour scanner le ciel à la recherche de tels éclairs naissants depuis des années, dans le cadre du projet de vérification ROTSE Supernova (SNVP). Et à première vue, l'événement vu au début de 2009, que les recherches surnommaient «Dougie», ressemblait à la plupart des autres supernovae qu'ils avaient découvertes au cours du projet. Avec une luminosité absolue flamboyante de 22,5 magnitude, l'événement s'intègre parfaitement dans la classe des supernovae superlumineuses que les chercheurs connaissaient déjà.
Mais au fil du temps et de plus en plus de données sur Dougie, les astronomes ont commencé à changer d'avis. Les observations aux rayons X effectuées par le satellite Swift en orbite et les spectres optiques pris par le télescope McDonald's Hobby-Eberly ont révélé une courbe de lumière évolutive et une composition chimique qui ne correspondaient pas aux simulations informatiques de supernovae superlumineuses. De même, Dougie ne semblait pas être une fusion d'étoiles à neutrons, qui aurait atteint le pic de luminosité beaucoup plus rapidement que ce qui avait été observé, ou un sursaut de rayons gamma, qui, même sous un certain angle, serait apparu beaucoup plus lumineux en rayons X. .
Cela ne laissait qu'une seule option: un soi-disant «événement de perturbation des marées» ou le carnage et la spaghettification qui se produisent lorsqu'une étoile se promène trop près de l'horizon d'un trou noir. Craig Craig Wheeler, chef du groupe de supernova à l'Université du Texas à Austin et membre de l'équipe qui a découvert Dougie, a expliqué qu'à courte distance, la gravité d'un trou noir exerce une traction beaucoup plus forte du côté de l'étoile la plus proche de qu'il ne le fait du côté opposé de l'étoile. Il a expliqué: «Ces marées particulièrement importantes peuvent être suffisamment fortes pour que vous tiriez l'étoile dans une nouille.»
L'équipe a affiné leurs modèles de l'événement et est arrivée à une conclusion surprenante: ayant dessiné dans le matériau stellaire de Dougie un peu plus vite qu'il ne pouvait le gérer, le trou noir était maintenant en train de "s'étouffer" lors de son dernier repas. Cela est dû à un principe astrophysique appelé la limite d'Eddington, qui stipule qu'un trou noir d'une taille donnée ne peut gérer qu'une quantité infaillible de matériaux. Une fois cette limite atteinte, tout apport supplémentaire de matière exerce une pression extérieure supérieure à celle que la gravité du trou noir peut compenser. Cette augmentation de pression a une sorte d'effet de rebond, projetant du matériau du disque d'accrétion du trou noir avec de la chaleur et de la lumière. Une telle explosion d'énergie représente au moins une partie de la luminosité de Dougie, mais indique également que l'étoile mourante d'origine - une étoile semblable à notre propre Soleil - ne descendrait pas sans se battre.
En combinant ces observations avec les mathématiques de la limite d'Eddington, les chercheurs ont estimé la taille du trou noir à environ 1 million de masses solaires - un trou noir plutôt petit, au centre d'une galaxie plutôt petite, à trois milliards d'années-lumière de là. De telles découvertes permettent non seulement aux astronomes de mieux comprendre la physique des trous noirs, mais aussi les propriétés de leurs galaxies d'origine souvent sans prétention. Après tout, songea Wheeler, "Qui savait que ce petit gars avait un trou noir?"
Pour avoir un aperçu simulé de Dougie par vous-même, regardez l'animation étonnante ci-dessous, gracieuseté du membre de l'équipe James Guillochon:
La recherche est publiée dans le numéro de ce mois-ci de The Astrophysical Journal. Une pré-impression du document est disponible ici.
