Un trou noir vorace consomme l’équivalent de trois Terres d’étoiles à chaque passage

La découverte réalisée par des astronomes de l’Université de Leicester est rapportée aujourd’hui (7 septembre) dans Astronomie naturelle et fournit un « chaînon manquant » dans notre connaissance des trous noirs perturbant les étoiles en orbite. Cela suggère toute une ménagerie d’étoiles en train de se consumer et qui restent encore à découvrir.

L’équipe a été soutenue par l’Agence spatiale britannique et le Conseil britannique des installations scientifiques et technologiques (STFC).

Les astronomes ont été alertés de la présence de l’étoile par un flash lumineux de rayons X qui semblait provenir du centre de la galaxie voisine 2MASX J02301709+2836050, à environ 500 millions d’années-lumière de la Voie Lactée. Baptisé Swift J0230, il a été repéré dès sa première apparition grâce à un nouvel outil développé par les scientifiques de l’observatoire Neil Gehrels Swift. Ils ont rapidement programmé d’autres observations Swift, constatant qu’au lieu de se désintégrer comme prévu, il brillerait brillamment pendant 7 à 10 jours, puis s’éteindrait brusquement, répétant ce processus environ tous les 25 jours.

Un comportement similaire a été observé dans ce que l’on appelle des éruptions quasi-périodiques et des transitoires nucléaires périodiques, où la matière d’une étoile est arrachée par un trou noir alors que son orbite la rapproche, mais ils diffèrent par la fréquence de leur éruption et par le fait qu’elle soit ou non. C’est dans les rayons X ou la lumière optique que l’explosion est prédominante. La régularité des émissions du Swift J0230 se situe entre les deux, ce qui suggère qu’il constitue le « chaînon manquant » entre les deux types d’explosion.

En utilisant comme guide les modèles proposés pour ces deux classes d’événements, les scientifiques ont conclu que l’explosion de Swift J0230 représente une étoile de taille similaire à notre propre soleil sur une orbite elliptique autour d’un trou noir de faible masse au centre de sa galaxie. . À mesure que l’orbite de l’étoile se rapproche de l’intense attraction gravitationnelle du trou noir, une matière équivalente à la masse de trois Terres est arrachée de l’atmosphère de l’étoile et chauffée lorsqu’elle tombe dans le trou noir. La chaleur intense, environ 2 millions de degrés Celsius, libère une énorme quantité de rayons X qui ont été captés pour la première fois par le satellite Swift.

L’auteur principal, le Dr Phil Evans, de l’école de physique et d’astronomie de l’Université de Leicester, a déclaré : « C’est la première fois que nous voyons une étoile comme notre Soleil être déchiquetée et consumée à plusieurs reprises par un trou noir de faible masse. Les événements de perturbation partielle des marées sont eux-mêmes une découverte assez nouvelle et semblent se diviser en deux types : ceux qui éclatent toutes les quelques heures et ceux qui éclatent chaque année environ. Ce nouveau système se situe exactement dans l’écart entre ceux-ci, et lorsque vous exécutez les chiffres, vous constatez que les types d’objets impliqués se mettent également bien en place.

Le Dr Rob Eyles-Ferris, qui travaille avec le Dr Evans sur le satellite Swift, a récemment terminé son doctorat à Leicester, qui portait notamment sur l’étude des étoiles perturbées par les trous noirs. Il explique : « Dans la plupart des systèmes que nous avons vus dans le passé, l’étoile est complètement détruite. Swift J0230 est un ajout intéressant à la classe des étoiles partiellement perturbées car il nous montre que les deux classes de ces objets déjà trouvées sont vraiment connecté, avec notre nouveau système qui nous apporte le chaînon manquant.”

Le Dr Kim Page de l’Université de Leicester, qui a travaillé sur l’analyse des données pour l’étude, a déclaré : « Étant donné que nous avons trouvé le Swift J0230 quelques mois après avoir activé notre nouvel outil de recherche de transitoires, nous nous attendons à ce qu’il y ait beaucoup plus d’objets. comme ça là-bas, attendant d’être découvert.”

Le Dr Chris Nixon est un astrophysicien théoricien qui a récemment quitté l’Université de Leicester pour l’Université de Leeds. Il a dirigé l’interprétation théorique de cet événement. Ses recherches sont financées par le UK Science and Technology Facilities Council et le Leverhulme Trust.

Ils estiment que le trou noir a une masse d’environ 10 000 à 100 000 fois celle de notre soleil, ce qui est assez petit pour les trous noirs supermassifs que l’on trouve habituellement au centre des galaxies. On estime que le trou noir au centre de notre propre galaxie fait 4 millions de masses solaires, alors que la plupart sont de l’ordre de 100 millions de masses solaires.

Il s’agit de la première découverte réalisée à l’aide du nouveau détecteur de transitoires pour le satellite Swift, développé par l’équipe de l’Université de Leicester et fonctionnant sur leurs ordinateurs. Lorsqu’un événement extrême se produit, provoquant un sursaut de rayons X dans une région du ciel où il n’y avait auparavant aucun rayon X, les astronomes appellent cela un transitoire de rayons X astronomique. Malgré les événements extrêmes qu’ils annoncent, ces événements ne sont pas faciles à trouver, ou du moins, pas rapidement. C’est pourquoi ce nouvel outil a été développé pour rechercher de nouveaux types de transitoires en temps réel.

Le Dr Evans ajoute : « Ce type d’objet était essentiellement indétectable jusqu’à ce que nous construisions cette nouvelle installation, et peu de temps après, il a découvert cet événement complètement nouveau et jamais vu auparavant. Swift a presque 20 ans et découvre soudainement de nouveaux événements que nous avons découverts. “

Le Dr Caroline Harper, responsable des sciences spatiales à l’Agence spatiale britannique, a déclaré : « Il s’agit là d’une autre découverte passionnante de la mission Swift, un leader mondial : un trou noir de faible masse qui subit les « morsures » d’une étoile semblable au Soleil chaque fois qu’elle orbite. assez proche.

« L’Agence spatiale britannique travaille en partenariat avec la NASA sur cette mission depuis de nombreuses années ; le Royaume-Uni a dirigé le développement du matériel pour deux des instruments scientifiques clés et nous avons financé le Swift Science Data Centre, que nous continuons de soutenir. Nous attendons avec impatience encore plus d’informations de Swift sur les sursauts gamma dans le cosmos et les événements massifs qui les provoquent, dans le futur. »