Un trou noir lointain a été capturé en train de libérer l'éruption la plus brillante jamais vue, résultat de la destruction et de la dévoration d'une énorme étoile.
Un trou noir supermassif en train de déchiqueter une énorme étoile
Les astronomes ont repéré l’éruption la plus brillante que nous ayons jamais vue provenant d’un trou noir supermassif. L'éruption était si puissante qu'elle ne peut provenir que d'une énorme étoile déchirée au centre d'une galaxie lointaine lors de ce que l'on appelle un événement de perturbation de marée (TDE), libérant une extraordinaire explosion d'énergie qui ne s'est pas encore complètement estompée.
L’éruption provenait d’un noyau galactique actif (AGN) – un trou noir supermassif au centre d’une galaxie qui consomme activement de la matière – situé à près de 20 milliards d’années-lumière, ce qui en fait l’un des TDE les plus éloignés jamais détectés. En fait, nous n'avons pas découvert beaucoup de ces événements de perturbation des marées dans les AGN, car les changements intrinsèques de luminosité à proximité des trous noirs actifs rendent difficile la détermination si une éruption est un TDE ou autre chose.
« Nous connaissions les AGN depuis environ 60 ans et nous savions qu'ils étaient très variables, mais nous ne comprenions pas cette variabilité », explique Matthew Graham du California Institute of Technology. « Maintenant, nous avons des millions d'AGN et nous ne comprenons toujours pas la variabilité. » Cet événement, surnommé « Superman » pour son incroyable luminosité et sa puissance, pourrait contribuer à démystifier ces objets cosmiques.
Superman a été repéré pour la première fois en 2018, mais sans aucun moyen de mesurer sa distance par rapport à la Terre, les astronomes ont supposé qu'il s'agissait simplement d'un éclat brillant mais pas inattendu provenant d'une galaxie relativement proche. Ce n’est qu’en 2023 que des observations de suivi ont révélé que l’éruption était beaucoup plus lointaine, ce qui rend sa luminosité intrinsèque bien plus élevée que ce que les chercheurs pensaient initialement.
L'éruption initiale a éclairé l'AGN de plus d'un facteur 40, le rendant 30 fois plus puissant que la précédente éruption la plus forte jamais vue sur un AGN. Graham et ses collègues ont découvert que la cause la plus probable était de loin la destruction d'une étoile massive : une étoile d'une masse au moins 30 fois supérieure à celle du soleil, mais peut-être beaucoup plus grande.
Dans la zone autour de chaque trou noir supermassif actif se trouve un anneau de matière en train de tomber, appelé disque d’accrétion. La densité de matière dans cette zone devrait produire d’énormes étoiles, mais nous ne les avons jamais vues directement. « Si notre interprétation est correcte, à savoir qu'il s'agit d'un TDE, alors cela prouve l'existence de ces étoiles massives dans cet environnement, ce que nous soupçonnions », explique Graham.
« Nous avions l'habitude de penser qu'un trou noir supermassif actif aurait simplement son disque de gaz et qu'il resterait là et bouillonnerait. Mais c'est un environnement beaucoup plus vivant et dynamique », dit-il. Étudier Superman alors qu’il continue de disparaître pourrait nous aider à comprendre cet environnement plus profondément.
Cela pourrait également nous permettre de construire un modèle de TDE dans les AGN que nous pourrions utiliser pour en rechercher davantage. « Souvent, si nous voyons qu'un TDE semble se trouver dans l'un de ces hôtes AGN, nous ne savons pas vraiment s'il s'agit simplement du noyau galactique actif qui agit ou si nous avons réellement un TDE, donc c'est vraiment génial d'avoir quelque chose qui n'est pas ambigu de cette façon », explique Vivienne Baldassare de l'Université de l'État de Washington. « Cela sera très important pour tenter de trouver de futurs TDE et de démêler les différentes sources de variabilité des AGN. »
