Fin 2019, une galaxie auparavant banale a soudainement commencé à briller plus fort, suggérant le réveil soudain d’un trou noir massif en son cœur. Les astronomes utilisant les données de plusieurs observatoires ont remarqué des changements spectaculaires de luminosité qui suggèrent des phénomènes astronomiques sans précédent, encore mis en évidence par de nouvelles émissions de rayons X détectées début 2024. (Concept de l'artiste.) Crédit : Issues.fr.com
Les astronomes pensent que l'éclaircissement de la galaxie SDSS1335+0728 en 2019 pourrait être la première observation en temps réel d'un phénomène massif. trou noir éveil.
L'augmentation persistante de la lumière dans la galaxie sur diverses longueurs d'onde et l'apparition d'émissions de rayons X rendent cet événement sans précédent.

Fin 2019, la galaxie SDSS1335+0728 a soudainement commencé à briller plus fort que jamais et a été classée comme possédant un noyau galactique actif, alimenté par un trou noir massif au cœur de la galaxie. C’est la première fois que le réveil d’un trou noir massif est observé en temps réel. Cette vue d'artiste montre le disque de matière en croissance qui est attiré par le trou noir alors qu'il se nourrit du gaz disponible dans son environnement, éclairant ainsi la galaxie. Crédit : ESO/M. Messager de Korn
Un éclaircissement sans précédent
Soudainement, fin 2019, la galaxie SDSS1335+0728, auparavant banale, a commencé à briller plus fort que jamais. Pour comprendre pourquoi, les astronomes ont utilisé les données de plusieurs observatoires spatiaux et terrestres, notamment celui de l'Observatoire européen austral. Très grand télescope (ESO's VLT), pour suivre l'évolution de la luminosité de la galaxie.
Dans une étude publiée dans Astronomie et astrophysique Aujourd’hui (18 juin), ils concluent qu’ils assistent à des changements jamais vus auparavant dans une galaxie – probablement le résultat du réveil soudain de l’énorme trou noir situé en son cœur.
Cette animation montre le disque de matière en croissance 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. Messager de Korn
Réveil d'un trou noir
« Imaginez que vous observez une galaxie lointaine depuis des années et qu'elle semble toujours calme et inactive », explique Paula Sánchez Sáez, astronome à l'ESO en Allemagne et auteur principal de l'étude acceptée pour publication dans Astronomy & Astrophysics. « Soudain, son (noyau) commence à montrer des changements spectaculaires de luminosité, contrairement à tous les événements typiques que nous avons vus auparavant. » C'est ce qui est arrivé à SDSS1335+0728, qui est désormais classé comme possédant un « noyau galactique actif » (AGN) – une région compacte et brillante alimentée par un trou noir massif – après son éclaircissement spectaculaire en décembre 2019.(1)

Cette vue d'artiste montre deux étapes dans 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’éclairer aujourd’hui – c’est la première fois que nous observons un trou noir massif devenu actif en temps réel. Crédit : ESO/M. Messager de Korn
Luminosité persistante : un mystère permanent
Certains phénomènes, comme les explosions de supernova ou les perturbations de marée (lorsqu'une étoile s'approche trop près d'un trou noir et est déchirée) peuvent soudainement éclairer les galaxies. Mais ces variations de luminosité ne durent généralement que quelques dizaines, voire quelques centaines de jours au maximum. SDSS1335+0728 continue de croître en luminosité aujourd'hui, plus de quatre ans après sa première observation. De plus, les variations détectées dans la galaxie, située à 300 millions d’années-lumière dans la constellation de la Vierge, ne ressemblent à aucune autre observée auparavant, ce qui oriente les astronomes vers une explication différente.
Nouvelles observations et théories
L'équipe a tenté de comprendre ces variations de luminosité en combinant des données d'archives et de nouvelles observations provenant de plusieurs installations, notamment l'instrument X-shooter du VLT de l'ESO dans le désert d'Atacama au Chili.(2) En comparant les données prises avant et après décembre 2019, ils ont découvert que SDSS1335+0728 émet désormais beaucoup plus de lumière dans les longueurs d'onde ultraviolettes, optiques et infrarouges. La galaxie a également commencé à émettre des rayons X en février 2024. « Ce comportement est sans précédent », déclare Sánchez Sáez, également affilié à l'Institut du millénaire d'astrophysique (MAS) au Chili.
« L'option la plus tangible pour expliquer ce phénomène est que nous observons comment le (noyau) de la galaxie commence à montrer (…) une activité », explique la co-auteure Lorena Hernández García, du MAS et de l'Université de Valparaíso au Chili. « Si tel est le cas, ce serait la première fois que nous assistons à l'activation d'un trou noir massif en temps réel. »
Observation historique des phénomènes galactiques
Des trous noirs massifs – dont la masse est plus de cent mille fois supérieure à celle de notre Soleil – existent au centre de la plupart des galaxies, y compris celle de notre Soleil. voie Lactée. « Ces monstres géants dorment généralement et ne sont pas directement visibles », explique le co-auteur Claudio Ricci, de l'Université Diego Portales, également au Chili. « Dans le cas de SDSS1335+0728, nous avons pu observer le réveil du trou noir massif, (qui) a soudainement commencé à se régaler du gaz disponible dans son environnement, devenant très brillant. »
Cette vidéo zoome sur la galaxie SDSS1335+0728, qui fin 2019 a soudainement commencé à briller plus fort que jamais et a été classée comme ayant un noyau galactique actif. Un encart à la fin de la vidéo montre une animation artistique du trou noir massif au centre de la galaxie, le disque de matière en croissance étant 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.
Implications pour les futures observations astronomiques
« (Ce) processus (…) n'a jamais été observé auparavant », déclare Hernández García. Des études antérieures ont rapporté que des galaxies inactives devenaient actives après plusieurs années, mais c'est la première fois que le processus lui-même – l'éveil du trou noir – est observé en temps réel. Ricci, qui est également affilié à l'Institut Kavli d'astronomie et d'astrophysique de l'Université de Pékin, en Chine, ajoute : « C'est quelque chose qui pourrait également arriver à notre propre Sgr A*, le trou noir massif (…) situé au centre de notre planète. galaxie », mais on ne sait pas exactement quelle est la probabilité que cela se produise.
Surveillance continue et perspectives d'avenir
Des observations de suivi sont encore nécessaires pour exclure d’autres explications. Une autre possibilité est que nous assistions à un événement de perturbation des marées inhabituellement lent, voire à un nouveau phénomène. S’il s’agit en fait d’un événement de perturbation de marée, ce serait l’événement de ce type le plus long et le plus faible jamais observé. « Indépendamment de la nature des variations, (cette galaxie) fournit des informations précieuses sur la façon dont les trous noirs se développent et évoluent », explique Sánchez Sáez. « Nous nous attendons à ce que des instruments comme (MUSE sur le VLT ou ceux du prochain télescope extrêmement grand (ELT)) seront essentiels pour comprendre (pourquoi la galaxie s'éclaircit).
Remarques
- Les variations inhabituelles de luminosité de la galaxie SDSS1335+0728 ont été détectées par le télescope Zwicky Transient Facility (ZTF) aux États-Unis. Suite à cela, le courtier chilien d’apprentissage automatique pour la classification rapide des événements (ALeRCE) a classé SDSS1335+0728 comme noyau galactique actif.
- L'équipe a collecté des données d'archives auprès de NASAWide-field Infrared Survey Explorer (WISE) et Galaxy Evolution Explorer (GALEX), le Two Micron All Sky Survey (2MASS), le Sloan Digital Sky Survey (SDSS) et l'instrument eROSITA sur l'espace Spektr-RG de l'IKI et du DLR observatoire. Outre le VLT de l'ESO, les observations de suivi ont été réalisées avec le Southern Astrophysical Research Telescope (SOAR), l'observatoire WM Keck et l'observatoire de la NASA. Observatoire Neil Gehrels Swift et Observatoire à rayons X Chandra.
L'équipe est composée de P. Sánchez-Sáez (Observatoire européen austral, Garching, Allemagne (ESO) et Millenium Institute of Astrophysics, Chili (MAS)), L. Hernández-García (MAS et Instituto de Física y Astronomía, Universidad de Valparaíso , Chili (IFA-UV)), S. Bernal (IFA-UV et Millennium Nucleus on Transversal Research and Technology to Explore Supermassive Black Holes, Chili (TITANS)), A. Bayo (ESO), G. Calistro Rivera (ESO et Agence spatiale allemande (DLR)), FE Bauer (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Chili ; Centro de Astroingeniería, Pontificia Universidad Católica de Chile, Chili ; MAS ; et Space Science Institute, États-Unis), C. Ricci (Instituto de Estudios Astrofísicos, Universidad Diego Portales, Chili (UDP) et Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Chine), A. Merloni (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Allemagne (MPE)), MJ Graham (California Institute of Technology, USA), R. Cartier (Observatoire Gemini, NSF National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, Chili, et UDP), P. Arévalo (IFA-UV et TITANS), RJ Assel (UDP), A. Concas (ESO et INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italie), D. Homan (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Allemagne (AIP)), M. Krumpe (AIP), P. Lira (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Chili (UChile) et TITANS), A. Malyali (MPE), ML Martínez-Aldama (Département d'astronomie, Universidad de Concepción, Chili), AM Muñoz Arancibia (MAS et Centre de modélisation mathématique, Université du Chili, Chili (CMM-UChile)), A. Rau (MPE), G. Bruni (INAF – Institut d'astrophysique et de planétologie spatiale, Italie), F. Förster (Initiative sur les données et l'intelligence artificielle, Université du Chili, Chili ; MAS; CMM-UChili ; et UChile), M. Pavez-Herrera (MAS), D. Tubín-Arenas (AIP) et M. Brightman (Cahill Center for Astrophysics, California Institute of Technology, États-Unis).