Une galaxie nommée SDSS1335+0728 présente une luminosité croissante depuis 2019, attribuée à l'activation de son trou noir supermassif central, ce qui nous éclaire sur la manière dont les noyaux galactiques deviennent actifs. Crédit : ESO/M. Kornmesser
La galaxie SDSS1335+0728, observée par le Très grand télescope et d'autres, présente des changements de luminosité sans précédent depuis décembre 2019, probablement en raison de l'activation d'un astre supermassif trou noir en son centre.
Cet éclaircissement continu offre une opportunité unique d’étudier la transition d’un état de repos à un noyau galactique actif, une phase cruciale que subissent la plupart des galaxies dotées de trous noirs centraux.
Les observations de plusieurs télescopes, dont le Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire européen austral dans le désert d'Atacama au Chili, montrent que la galaxie a subi des changements spectaculaires au cours des dernières années. Ces changements spectaculaires de luminosité ont commencé en décembre 2019, un phénomène observé pour la première fois par le Zwicky Transient Facility (ZTF), qui opère depuis le télescope Samuel Oschin de 48 pouces de l'observatoire Palomar de Caltech.
Phénomène de luminosité inhabituel
Différents phénomènes peuvent provoquer une augmentation temporaire de la luminosité d'une galaxie, notamment les explosions de supernovae ou les perturbations de marée (lorsqu'une étoile se déchire en passant à proximité d'un trou noir supermassif). Mais le comportement de cette galaxie, appelée SDSS1335+0728, est inédit, du moins par rapport aux observations précédentes. Plutôt que de s'éclaircir temporairement, pendant des dizaines ou quelques centaines de jours, la galaxie continue de s'éclaircir aujourd'hui, plus de quatre ans après la première observation du changement.
Cette vidéo montre la galaxie SDSS1335+0728, qui a soudainement commencé à briller plus fort que jamais fin 2019 et a été classée comme ayant un noyau galactique actif. Un encart à la fin de la vidéo montre une animation d'artiste du trou noir massif au centre de la galaxie, avec le disque de matière en croissance attiré par le trou noir alors qu'il se nourrit du gaz disponible dans son environnement. C'est la première fois que le réveil d'un trou noir massif est observé en temps réel.
Aperçu des noyaux galactiques actifs
L'explication la plus probable de ce comportement est l'activation d'un trou noir au centre de SDSS1335+0728, bien que d'autres explications n'aient pas encore été écartées. Lorsque des trous noirs supermassifs comme celui-ci s'activent, on les appelle noyaux galactiques actifs.
« Nous avons découvert plusieurs millions de noyaux galactiques actifs à ce jour, et grâce à la nouvelle génération d’études du ciel dans le domaine temporel comme celle du ZTF, nous en avons découvert environ 700 dont la luminosité change de manière significative », explique Matthew Graham, professeur de recherche en astronomie à Caltech et scientifique du projet ZTF. « Mais jusqu’à présent, nous n’avons observé aucun noyau galactique en train de s’allumer, de passer d’un état de repos à un état actif avec de la matière tombant dans le trou noir supermassif au cœur de la galaxie. »

Cette vue d'artiste montre deux étapes de la formation d'un disque de gaz et de poussière autour du trou noir massif au centre de la galaxie SDSS1335+0728. Le noyau de cette galaxie s'est illuminé en 2019 et continue de s'illuminer aujourd'hui — c'est la première fois que nous observons un trou noir massif devenir actif en temps réel. Crédit : ESO/M. Kornmesser
Orientations futures de la recherche
De nouvelles observations de ESOLe VLT et d'autres emplacements montrent que SDSS1335+0728 émet davantage de lumière ultraviolette, optique et infrarouge et, plus récemment, de rayons X.
« D’après ce que nous savons, cette galaxie n’a rien de particulièrement inhabituel », déclare Graham. « Nous l’avons simplement observée à un moment assez unique. Nous nous attendons à ce que la plupart des galaxies passent par une phase comme celle-ci, car la plupart d’entre elles ont un trou noir supermassif en leur centre. Une étude plus approfondie de cette galaxie nous aidera à mieux comprendre ce processus et à trouver d’autres exemples. »
Cette animation montre le disque de matière qui s'agrandit autour du trou noir massif au centre de la galaxie SDSS1335+0728. Fin 2019, cette galaxie a soudainement commencé à briller plus fort que jamais et a été classée comme possédant un noyau galactique actif, alimenté par le trou noir central se nourrissant de la matière environnante. Crédit : ESO/M. Kornmesser
Cette recherche a été publiée dans Astronomie et astrophysique sous le titre « SDSS1335+0728 : Le réveil d'un trou noir d'environ 106 M⊙ ».
Pour en savoir plus sur cette recherche, voir Witnessing a Massive Black Hole's Dramatic Awakening.