Comme une scène dans un film de science-fiction, les astronomes utilisant des télescopes de la NASA ont trouvé des «mâchoires spatiales». Se cachant à 600 millions d'années-lumière, dans les profondeurs noires d'encre entre les étoiles, il y a un monstre invisible avalant une étoile capricieuse qui chute vers elle. Le trou noir sournois a trahi sa présence dans un événement de perturbation de marée nouvellement identifié (TDE) où une malheureuse étoile a été déchirée et avalée dans une explosion de rayonnement spectaculaire.
Ces événements de perturbation sont de puissantes sondes sur la physique du trou noir, révélant les conditions nécessaires pour lancer des jets et des vents lorsqu'un trou noir est en train de consommer une étoile, et sont considérés comme des objets brillants par des télescopes.
Le nouveau TDE, appelé AT2024TVD, a permis aux astronomes d'identifier un trou noir supermassif errant en utilisant le télescope spatial Hubble de la NASA, avec des observations de support similaires de l'observatoire de rayons X Chandra de la NASA et du très grand télescope de tableau Nrao qui a également montré que le trou noir est décalé du centre du galaxy.
Le document sera publié dans un prochain numéro de Les lettres de journal astrrophysique. Il est disponible sur le arxiv serveur de préimprimée.
Étonnamment, ce trou noir de 1 million de masse-solaire ne réside pas exactement au centre de la galaxie hôte, où se trouvent généralement des trous noirs supermassifs, et engloutit activement le matériau environnant. Sur environ 100 événements TDE enregistrés par des enquêtes sur le ciel optique jusqu'à présent, c'est la première fois qu'un TDE décalé est identifié. Les autres sont associés aux trous noirs centraux des galaxies.
En fait, au centre de la galaxie hôte, il y a un trou noir supermassif différent pesant 100 millions de fois la masse du soleil. La précision optique de Hubble montre que le TDE n'était que de 2 600 années-lumière du trou noir plus massif au centre du galaxie. C'est juste un dixième de la distance entre notre soleil et le trou noir supermassif central de la Voie lactée.
Ce trou noir plus grand crache de l'énergie car il accuse le gaz infaillible, et il est classé comme un noyau galactique actif. Étrangement, les deux trous noirs supermassifs coexistent dans la même galaxie, mais ne sont pas liés à la gravitation en tant que paire binaire. Le plus petit trou noir peut éventuellement se déchaîner dans le centre de la galaxie pour fusionner avec le plus grand trou noir. Mais pour l'instant, il est trop séparé pour être lié à la gravitation.
Un TDE se produit lorsqu'une étoile infaillible est étirée ou « spaghettifiée » par les immenses forces de marée gravitationnelles d'un trou noir. Les restes stellaires râpés sont tirés sur une orbite circulaire autour du trou noir. Cela génère des chocs et des sorties avec des températures élevées qui peuvent être observées dans Ultraviolet et Visible Light.
« AT2024TVD est le premier TDE compensé capturé par des enquêtes optiques Sky, et il ouvre toute la possibilité de découvrir cette population insaisissable de trous noirs errants avec les futurs enquêtes Sky », a déclaré l'auteur de l'étude principale Yuhan Yao de l'Université de Californie à Berkeley. « En ce moment, les théoriciens n'ont pas accordé beaucoup d'attention aux TDE de compensation. Je pense que cette découverte motivera les scientifiques à rechercher plus d'exemples de ce type d'événement. »
Un flash dans la nuit
Le trou noir effondré des étoiles s'est éloigné lorsque plusieurs télescopes d'enquête au ciel au sol ont observé une poussée aussi brillante qu'une supernova. Mais contrairement à une supernova, les astronomes savent que cela provenait d'un trou noir grignoter une étoile parce que la fusée était très chaude et a montré de larges lignes d'émission d'hydrogène, d'hélium, de carbone, d'azote et de silicium. L'installation transitoire de Zwicky de l'observatoire Palomar de Caltech, avec son télescope de 1,2 mètre qui examine tout le ciel du nord tous les deux jours, a d'abord observé l'événement.
« Les événements de perturbation des marées sont très prometteurs pour éclairer la présence de trous noirs massifs que nous ne serions pas en mesure de détecter autrement », a déclaré Ryan Chornock, professeur adjoint associé à UC Berkeley et membre de l'équipe du ZTF. « Les théoriciens ont prédit qu'une population de trous noirs massifs situés loin des centres des galaxies doit exister, mais maintenant nous pouvons utiliser des TDE pour les trouver. »
La Flare était apparemment compensée par le centre d'une galaxie massive brillante telle que cataloguée par Pan-Starrs (télescope de l'étude panoramique et système de réponse rapide), le Sloan Digital Sky Survey et le Desi Leging Enquête. Pour mieux déterminer que ce n'était pas au Galactic Center, l'équipe de Yao a utilisé l'observatoire de rayons X Chandra de la NASA pour confirmer que les rayons X du site Flare étaient également compensés.
Il a fallu le pouvoir de résolution de Hubble pour régler toutes les incertitudes. La sensibilité de Hubble à la lumière ultraviolette lui permet également de localiser l'emplacement du TDE, qui est beaucoup plus bleu que le reste de la galaxie.
Origine inconnue
Le trou noir responsable du TDE rôde à l'intérieur du renflement de la galaxie massive. Le trou noir ne devient évident que toutes les dizaines de milliers d'années lorsqu'il « emprunte » de capturer une étoile, puis il revient à nouveau jusqu'à ce que son prochain repas arrive.
Comment le trou noir a-t-il été décentré? Des études théoriques antérieures ont montré que les trous noirs peuvent être éjectés hors des centres des galaxies en raison des interactions à trois corps, où le membre le plus bas est expulsé. Cela peut être le cas ici, étant donné la proximité du trou noir furtif avec le trou noir central. « Si le trou noir a traversé une triple interaction avec deux autres trous noirs dans le noyau de la galaxie, il peut toujours rester lié à la galaxie, en orbite autour de la région centrale », a déclaré Yao.
Une autre explication est que le trou noir est le reste survivant d'une plus petite galaxie qui a fusionné avec la galaxie hôte il y a plus d'un milliard d'années. Si tel est le cas, le trou noir pourrait éventuellement se transformer pour fusionner avec le trou noir actif central dans un avenir très loin. Donc, à l'heure actuelle, les astronomes ne savent pas si ça va ou va.
Erica Hammerstein, un autre chercheur postdoctoral de l'UC Berkeley, a examiné les images Hubble dans le cadre de l'étude, mais n'a trouvé aucune preuve d'une fusion de galaxies passée. Mais elle a expliqué: « Il y a déjà de bonnes preuves que les fusions de galaxies améliorent les taux de TDE, mais la présence d'un deuxième trou noir dans la galaxie hôte de 2024TVD signifie qu'à un moment donné du passé de cette galaxie, une fusion doit avoir eu lieu. »
