Un trou noir éloigné donne-t-il une nouvelle définition de la douleur et de la souffrance?
Le trou noir, nommé XJ1500 + 0154, semble être l'équivalent réel de la fosse de Carkoon, le lieu de nidification du tout-puissant Sarlacc dans Star Wars, qui a lentement digéré ses victimes.
Il y a plus de dix ans, ce trou noir géant a déchiré une étoile et a depuis continué un très long déjeuner, se régalant des restes des étoiles. Les astronomes ont suivi attentivement cette lente «digestion», car elle est si inhabituelle pour ce qu'on appelle les événements de perturbation des marées (TDE), où les forces de marée des trous noirs déchirent les étoiles.
"Nous avons assisté à la disparition spectaculaire et prolongée d'une star", a déclaré Dacheng Lin de l'Université du New Hampshire à Durham, New Hampshire, qui a dirigé les observations de cet événement. "Des dizaines d'événements de perturbation des marées ont été détectés depuis les années 1990, mais aucun n'est resté lumineux pendant presque aussi longtemps que celui-ci."
Cette fête d'une décennie a duré dix fois plus longtemps que tout autre TDE observé.
XJ1500 + 0154 est situé dans une petite galaxie à environ 1,8 milliard d'années-lumière de la Terre, et trois télescopes surveillent cet événement radiographique: l'Observatoire de rayons X Chandra, le satellite Swift et le XMM-Newton.
Les TDE sont différents d'une autre source de rayons X liée aux trous noirs plus courante dans la galaxie, les noyaux galactiques actifs (AGN). Comme la digestion du Sarlacc, les AGN peuvent vraiment durer des milliers d'années. Ce sont des trous noirs supermassifs au centre des galaxies qui aspirent le gaz environnant et «émettent de grandes quantités de rayonnement, y compris des rayons X», a expliqué Lin dans un article de blog sur le site Web de Chandra. «Le rayonnement des AGN ne varie pas beaucoup car le gaz qui les entoure s'étend sur une grande échelle et peut durer des dizaines de milliers d'années.»
En revanche, les TDE ont une durée de vie relativement courte et ne durent que quelques mois. Pendant un TDE, une partie des débris stellaires est projetée vers l'extérieur à grande vitesse, tandis que le reste tombe vers le trou noir. Alors qu'il se déplace vers l'intérieur pour être consommé par le trou noir, le matériau chauffe jusqu'à des millions de degrés, générant une éruption de rayons X distincte.
XJ1500 + 0154 a fourni une phase brillante extraordinairement longue, s'étalant sur dix ans. Lin et son équipe ont déclaré qu'une explication pourrait être la star la plus massive jamais déchirée lors d'un TDE.
"Pour que l'événement dure si longtemps à une luminosité aussi élevée, il faut une perturbation totale d'une étoile relativement massive, environ deux fois la masse du soleil", a écrit Lin; cependant, «la perturbation de ces étoiles massives par la SMBH est très peu probable car les étoiles aussi massives sont rares dans la plupart des galaxies, à moins que la galaxie soit jeune et forme activement des étoiles, comme dans notre cas.
Donc, une autre explication plus probable est que c'est le premier TDE observé où une petite étoile a été complètement déchirée.
Lin a également déclaré que cet événement avait de vastes implications pour la physique des trous noirs.
"Pour expliquer pleinement la très longue durée de notre événement, il faut appliquer les récents progrès théoriques sur l'étude des TDE", écrit-il. «Au cours des deux dernières années, plusieurs groupes ont constaté indépendamment que cela peut prendre beaucoup de temps après la perturbation de l'étoile pour que les débris stellaires se déposent sur le disque d'accrétion et dans la SMBH. Par conséquent, l'événement peut évoluer beaucoup plus lentement que prévu. »
De plus, les données des rayons X indiquent également que le rayonnement des matériaux entourant ce trou noir a constamment dépassé ce qu'on appelle la limite d'Eddington, qui est définie comme un équilibre entre la pression extérieure du rayonnement du gaz chaud et la traction vers l'intérieur de la gravité du trou noir.
Voir des preuves d'une croissance aussi rapide peut aider les astronomes à comprendre comment les trous noirs supermassifs ont pu atteindre des masses environ un milliard de fois plus élevées que le soleil lorsque l'univers n'avait que environ un milliard d'années.
"Cet événement montre que les trous noirs peuvent vraiment se développer à des taux extraordinairement élevés", a déclaré la co-auteur Stefanie Komossa de l'Université normale pour les nationalités de QianNan à Duyun City, en Chine. "Cela peut aider à comprendre comment les trous noirs précoces sont apparus."
Lin et son équipe continueront de surveiller cet événement, et ils s'attendent à ce que la luminosité des rayons X diminue au cours des prochaines années, ce qui signifie que l'approvisionnement en «nourriture» pour ce long déjeuner sera bientôt consommé.
Pour en savoir plus:
Document: Un événement probable de perturbation des marées pendant une décennie
Article de blog de Lin sur le site Web de Chandra
Communiqué de presse de Chandra
Images supplémentaires et informations de Chandra
