Une récente découverte astronomique a révélé des explosions incroyablement puissantes, surpassant tout ce qui a été observé jusqu’à présent. Ces événements pourraient donner des indications cruciales sur les trous noirs supermassifs et leur développement. L’analyse de ces phénomènes offre une occasion unique d’explorer les mystères de l’univers.
Une explosion jamais observée auparavant
Le télescope, dont la mission est de cartographier la Voie lactée, a détecté de soudaines et extrêmes variations de luminosité venues du centre de galaxies distantes. Ces éclats de lumière colossaux ont duré bien plus longtemps que tout autre phénomène similaire enregistré jusqu’à présent.
On estime que ces explosions ont libéré autant d’énergie que 100 soleils durant toute leur existence combinée.
L’analyse de cette lumière a révélé à la fois des éléments familiers et inédits : des étoiles détruites par des trous noirs, mais à une échelle jamais vue auparavant. Chaque étoile avait au moins trois fois la masse du Soleil, et chaque trou noir était supermassif, situé au centre de la galaxie hôte.
Ces phénomènes sont généralement appelés événements de disruption par marée (tidal disruption events, TDEs). Cependant, les astrophysiciens ont désigné cette nouvelle classe de phénomènes “transients nucléaires extrêmes” — ou ENTs, par leur acronyme en anglais.
Nous observons des événements de disruption par marée depuis plus d’une décennie, mais ces ENTs sont d’un autre niveau, avec des éclats environ 10 fois plus lumineux que la normale.
Non seulement ils sont beaucoup plus brillants que les TDEs classiques, mais ils restent lumineux pendant des années — surpassant même les supernovas les plus intenses connues.
Explique l’astrophysicien Jason Hinkle, de l’Institut d’Astronomie de l’Université d’Hawaï.
Des étoiles détruites par des trous noirs supermassifs
L’expression “disruption par marée” fait référence à ce qui se passe quand un objet s’approche trop près d’un trou noir. À un certain moment, la gravité extérieure dépasse la force gravitationnelle qui maintient l’objet cohérent, le désintégrant dans un éclat de lumière avant d’être, au moins en partie, absorbé par le trou noir.
Il existe des télescopes à champ large dédiés à la détection de ces éclats imprévisibles — les soubresauts lumineux d’étoiles condamnées. Grâce à cela, les astronomes ont pu observer divers TDEs et connaissent relativement bien leur comportement : une augmentation soudaine de luminosité dans une galaxie distante, suivie d’un déclin graduel sur des semaines ou des mois.
Le Gaia a été conçu pour cartographier la Voie lactée en trois dimensions, en mesurant précisément la position et le mouvement des étoiles. Cependant, parfois, il a dépassé ses objectifs initiaux.
Ce fut ainsi que Hinkle et son équipe ont découvert deux événements inhabituels : Gaia16aaw, enregistré en 2016, et Gaia18cdj, en 2018. Les deux présentaient des ressemblances avec un événement détecté en 2020 par le Zwicky Transient Facility, qui, en raison de son intensité extrême et de la désignation technique ZTF20abrbeie, a été surnommé de façon informelle “Scary Barbie”.
L’équipe a conclu que Gaia16aaw et Gaia18cdj appartenaient à la même catégorie que Scary Barbie, et a cherché à comprendre leur origine. Les supernovas ont été écartées : ces événements étaient au moins deux fois plus puissants que tout autre phénomène transitoire connu, dépassant les limites de luminosité d’une supernova classique.
Une supernova libère, au maximum, la même quantité d’énergie que le Soleil émettra durant ses 10 milliards d’années d’existence. Les ENTs égalent, quant à eux, l’énergie combinée de 100 soleils.
Les caractéristiques de ces événements se sont révélées compatibles avec les TDEs — mais à une échelle beaucoup plus grande, tant en termes d’énergie libérée qu’en évolution de la luminosité dans le temps.
Une nouvelle clé pour comprendre les trous noirs
Les ENTs sont incroyablement rares : on estime qu’ils se produisent environ 10 millions de fois moins que les supernovas. Cependant, ils représentent un élément précieux dans l’étude des trous noirs.
Les trous noirs supermassifs, avec des masses millions ou milliards de fois supérieures à celle du Soleil, demeurent un mystère, surtout en ce qui concerne leur croissance.
Les ENTs sont un outil précieux pour étudier les trous noirs massifs dans des galaxies lointaines. Étant donnés leur éclat, nous pouvons les observer à des distances cosmiques énormes — en astronomie, regarder loin, c’est aussi regarder le passé.
En observant ces éclats prolongés, nous obtenons des indices sur la croissance des trous noirs à une phase cruciale, connue sous le nom de midi cosmique, lorsque l’Univers avait la moitié de son âge actuel et que les galaxies étaient en pleine activité — en train de former des étoiles et d’alimenter des trous noirs supermassifs avec une intensité 10 fois supérieure à celle d’aujourd’hui.
Conclut l’astrophysicien Benjamin Shappee.