Un nouvel éclairage sur un phénomène cosmique intrigant pourrait bouleverser notre compréhension des événements lumineux issus de l’espace. Une étude récente révèle les origines d’étranges éclairs bleus et ultraviolets, faisant envisager des mécanismes astrophysiques à l’œuvre très différents de ce qui était connu. À découvrir.
Un des mystères les plus intrigants de l’astrophysique moderne semble enfin avoir une réponse : quelle est l’origine des brèves et puissantes lueurs bleues et ultraviolettes qui proviennent de l’espace profond, apparaissant et disparaissant en quelques jours, laissant derrière elles de faibles émissions de rayons X et de radio ? Une nouvelle étude internationale dirigée par des astronomes de l’Université de Californie à Berkeley propose une explication solide pour ces événements rares, appelés transients optiques bleus rapides lumineux (Luminous Fast Blue Optical Transient, ou LFBOT).
Ce travail, décrit dans deux articles récemment acceptés par la revue The Astrophysical Journal Letters et disponibles sur ArXiv (AT 2024wpp – analyse optique/UV et AT 2024wpp – analyse Rayons X/Radio), repose sur l’analyse de l’LFBOT le plus lumineux jamais observé, découvert en 2024 et nommé AT 2024wpp. Les résultats indiquent que ces éclairs ne sont ni des supernovas inhabituelles ni du gaz interstellaire tombant dans un trou noir, comme cela était soupçonné auparavant.
Illustration de l’origine d’AT 2024wpp, le LFBOT le plus lumineux observé à ce jour : un éclair bleu produit par la destruction complète d’une étoile par un trou noir / Crédit : Raffaella Margutti/UC Berkeley
D’après les chercheurs, les LFBOT seraient le produit d’une déchirure maréale extrême : un trou noir ayant une masse atteignant 100 fois celle du Soleil qui, en quelques jours, démembre totalement sa compagne étoile massive. Ce processus violent et très rapide libère d’énormes quantités d’énergie, concentrées dans les longueurs d’onde bleues, ultraviolettes et X.
Avec un peu plus d’une douzaine d’événements découverts jusqu’à présent, les LFBOT sont visibles à des distances allant de centaines de millions à milliards d’années-lumière. Le premier, observé en 2014, est devenu célèbre sous le nom de “la Vache” (AT 2018cow), suivi par des événements désignés Koala (Ztf 18abvkwla), Diable de Tasmanie (At 2022tsd) et Fringuello (At 2023fhn). AT 2024wpp – qui pourrait être nommé Wasp (la Vespa) – se distingue nettement : il est entre cinq et dix fois plus lumineux que “la Vache” et a été observé avec une couverture sans précédent.
Conduite par Raffaella Margutti, professeure associée d’astronomie et de physique à Berkeley, l’étude inclut une équipe internationale ayant utilisé telescopes spatiaux et terrestres pour observer l’événement sur l’ensemble du spectre électromagnétique. Parmi eux figurent l’Observatoire à rayons X Chandra de la NASA, le Swift-XRT, le NuSTAR, des radiotéléscopes comme ALMA et ATCA, ainsi que les observatoires optiques Keck, Lick et Gemini.
Lamps bleus lumineux dans l’espace : que révèlent les nouvelles données sur les LFBOT
L’analyse détaillée d’AT 2024wpp révèle que l’énergie émise est environ 100 fois supérieure à celle d’une supernova classique. Un résultat incompatible avec tout modèle traditionnel d’explosion stellaire. “L’énorme quantité d’énergie irradiée par ces explosions est si grande qu’elle ne peut pas être produite par l’effondrement et l’explosion d’une étoile massive”, explique Natalie LeBaron, étudiante diplômée à Berkeley, première autrice de l’étude sur les émissions optiques et ultraviolettes.
Les données suggèrent que le système est composé d’un trou noir et d’une étoile massive, probablement une étoile de Wolf-Rayet, avec une masse supérieure à 10 fois celle du Soleil. Pendant longtemps, le trou noir a lentement siphonné de la matière de la compagne, s’enveloppant dans un vaste halo de gaz. Lorsque l’étoile s’est approchée trop près, elle a été déchirée par les forces maréales, créant un disque d’accrétion et des jets de matière expulsés à environ 40 % de la vitesse de la lumière, responsables des émissions radio observées.
La masse estimée du trou noir place l’objet dans une catégorie encore peu comprise, parfois qualifiée de “masse intermédiaire”.
“Les LFBOT nous permettent d’aborder le problème de l’origine des grands trous noirs sous un angle complètement différent”, affirme Margutti. “Ils nous aident également à comprendre où ils se situent dans leurs galaxies et comment de tels systèmes extrêmes se forment.”
AT 2024wpp se trouve dans une galaxie avec formation stellaire active, cohérente avec la présence d’étoiles jeunes et massives, et est distante d’environ 1,1 milliard d’années-lumière. De tels événements sont rares — on en observe actuellement environ un par an — mais la situation pourrait changer prochainement.
D’après Nayana Aj, boursière post-doctorale à Berkeley et première autrice de l’étude sur les émissions radio et X, l’arrivée de nouveaux télescopes spatiaux dédiés à l’ultraviolet, tels que ULTRASAT et UVEX, permettra de détecter ces phénomènes beaucoup plus rapidement. “Lorsque nous aurons des télescopes UV dans l’espace, trouver des LFBOT deviendra routine, comme c’est aujourd’hui le cas pour les sursauts gamma”, conclut-elle.