Image d’un trou noir supermassif au centre d’une galaxie simulée par ordinateur. Le rond noir figure l’horizon des événements, limite au-delà de laquelle toute matière ne peut plus s’échapper. Plus la masse de ce puits gravitationnel est grande, plus l’espace et le temps sont déformés, ce qui produit cet effet de miroir déformant sur les étoiles à l’arrière-plan. © Nasa, Esa, C.-P. Ma (University of California, Berkeley), J. Thomas (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching)

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Ce trou noir bat le record du plus long festin d’étoile !

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Dans une galaxie lointaine, une étoile qui s'est trop approchée du trou noir supermassif tapi au centre a été littéralement déchiquetée sous les yeux des astronomes. Durant dix ans, ils ont pu observer les conséquences de ce festin, ses restes chauffés à des millions de degrés.

Durant plus de 10 ans, des astronomes ont pu suivre le festin d’un trou noir supermassif. L'évènement, étudié avec les télescopes spatiaux sensibles au rayonnement X, Chandra, XMM-Newton et Swift, est le plus long de ce type jamais observé.

Les auteurs de ces recherches publiées dans la nouvelle revue Nature Astronomy furent les témoins de ce qui est appelé en anglais un Tidal Disruption Event (TDE), un évènement de rupture par les forces de marée. En l'occurrence, il s'agit d'une étoile des régions centrales d'une lointaine galaxie. Piégée par la gravité du monstre invisible de plusieurs millions de masses solaires qui l'avait attirée vers lui, cette étoile a été réduite en miettes puis partiellement ingurgitée.

Le puissant rayonnement X qui a été détecté pour la première fois en 2005 trahit la chute dans le gosier du trou noir d'une partie des restes de l'astre déchiqueté qui ont été chauffés à plusieurs millions de degrés. La source a été épinglée sous l'appellation XJ1500+0154.

Illustration d’un TDE, un événement de ruptures d’une étoile par les forces de marée. En rouge, les restes de l’étoile sont chauffés à plusieurs millions de degrés. Une partie de la matière est expulsée vers l’extérieur (en bleu). © Nasa, CXC, M.Weiss

L'étoile déchiquetée par le trou noir a centuplé sa luminosité

« Nous avons assisté à la fin spectaculaire et prolongée d'une étoile, rapporte Dacheng Lin, de l'université du New Hampshire, qui a conduit ces recherches.  Des dizaines d'évènements de perturbation des marées ont été détectés depuis les années 1990 mais aucun ne s'est maintenu durant aussi longtemps que celui-ci. »

Cela s'est passé à quelque 1,8 milliard d'années-lumière de chez nous, il y a donc presque deux milliards d'années. La source repérée en juillet 2005 par le satellite XMM-Newton était devenue au moins 100 fois plus brillante le 5 juin 2008. Tout indique qu'elle se situe en plein cœur de la galaxie qui l'abrite, là même où sont attendus les trous noirs supermassifs comme notre Sagittarius A* au centre de la Voie lactée.

Animation des processus de destruction d’une étoile par un trou noir supermassif. À la 33e seconde, l’étoile tombe en spirale et s’effiloche. Ses restes accélérés et chauffés rayonnent alors puissamment. © Nasa, CXC, M.Weiss

Vers des réponses à des énigmes sur la croissance rapide des trous noirs

Selon les chercheurs, toutes les données suggèrent que le rayonnement de la matière qui entourait ce Gargantua cosmique a constamment dépassé la limite d'Eddington (ou luminosité d'Eddington), définie par un équilibre entre le rayonnement vers l'extérieur du gaz chaud et l'attraction vers l'intérieur du trou noir.

Cette croissance rapide a beaucoup d'implications pour eux, notamment sur les questions de la précocité de nombreux et divers trous noirs supermassifs repérés aux confins de l'univers. Comment ont-ils pu être aussi massifs en effet - certains, atteignant plusieurs milliards de masses solaires - au sein d'un univers qui n'avait pas encore un milliard d'années (il en a 13,8 maintenant) ? Des TDE comme celui-ci pourraient les aider à trouver des réponses.

La rencontre apocalyptique entre une étoile et un trou noir  Des observations effectuées par la Nasa, grâce à trois télescopes observant dans les rayons X, ont permis de déterminer ce qui pourrait se passer si une étoile rencontrait un trou noir. Découvrez en vidéo une simulation de cette rencontre apocalyptique.