Les astronomes fascinés alors qu’un trou noir affamé se réveille et commence à se nourrir

Au centre de presque toutes les galaxies se trouve un monstre géant : un trou noir supermassif dont la masse est des dizaines de milliers, voire des millions de fois celle du soleil. Mais tous ces monstres ne sont pas identiques : certains sont calmes et silencieux, tandis que d'autres sont actifs et engloutissent rapidement la matière qui les entoure. Aujourd’hui, les astronomes observent de près un trou noir qui se « réveille » et passe d’un état dormant à un état actif alors qu’il commence à dévorer la matière proche.

Le trou noir au cœur de la galaxie SDSS1335+0728, située à 300 millions d’années-lumière, est resté silencieux pendant des décennies car il consommait peu de matière et était dans un état dormant. Mais récemment, il s’est soudainement allumé et a commencé à émettre des rayons X alors qu’il se réveillait et commençait à se nourrir.

Les astronomes ont observé le trou noir à l'aide d'un télescope de l'Agence spatiale européenne (ESA) appelé XMM-Newton, ainsi que des télescopes NICER, Chandra et Swift de la NASA.

"Cet événement rare offre aux astronomes l'opportunité d'observer le comportement d'un trou noir en temps réel, à l'aide de télescopes spatiaux à rayons X", a déclaré la chercheuse principale Lorena Hernández-García de l'Université de Valparaiso. "Ce phénomène est connu sous le nom d'éruption quasi-périodique, ou QPE. Les QPE sont des événements de torchage de courte durée. Et c'est la première fois que nous observons un tel événement dans un trou noir qui semble se réveiller."

Le centre lumineux de cette galaxie a été surnommé « Ansky » et les astronomes l’observent depuis 2019. Ils ne savent toujours pas ce qui provoque l’activation d’un trou noir comme celui-ci, et c’est une occasion rare d’étudier un trou noir sortant de son sommeil – et celui-ci est particulièrement puissant.

"Les sursauts de rayons X d'Ansky sont dix fois plus longs et dix fois plus lumineux que ce que nous voyons avec un QPE typique", a déclaré Joheen Chakraborty, chercheur au Massachusetts Institute of Technology. "Chacune de ces éruptions libère cent fois plus d'énergie que ce que nous avons vu ailleurs. Les éruptions d'Ansky montrent également la plus longue cadence jamais observée, d'environ 4,5 jours. Cela pousse nos modèles à leurs limites et remet en question nos idées existantes sur la façon dont ces éclairs de rayons X sont générés. "

Les trous noirs émettent généralement des rayons X parce que la matière qui tourbillonne autour d’eux, dans une région appelée disque d’accrétion, devient extrêmement chaude. Mais ces sursauts d'énergie sont si forts qu'ils suggèrent que quelque chose de différent se produit : peut-être qu'un objet comme une étoile ou un trou noir plus petit est attiré dans le disque d'accrétion et provoque une onde de choc dans le matériau environnant, créant une explosion de rayons X.

Les chercheurs espèrent qu’en continuant à observer l’évolution d’Ansky, ils pourront obtenir davantage d’informations au fil du temps. "Pour les QPE, nous en sommes encore au point où nous disposons de plus de modèles que de données, et nous avons besoin de plus d'observations pour comprendre ce qui se passe", a déclaré Erwan Quintin, chercheur à l'ESA et astronome en rayons X.

"Nous pensions que les QPE étaient le résultat de petits objets célestes capturés par des objets beaucoup plus grands et descendant en spirale vers eux. Les éruptions d'Ansky semblent nous raconter une histoire différente."

La recherche est publiée dans la revue Nature Astronomy .