Rare observation d’un jet lumineux craché par un trou noir supermassif


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  • Selon l’astronome de l’Université du Maryland, Igor Andreoni, plusieurs choses se produisent : premièrement, l’étoile est violemment déchirée par les forces de marée gravitationnelles du trou noir – de la même manière que la Lune tire les marées sur Terre, mais avec une plus grande force. Ensuite, des morceaux de l’étoile sont capturés dans un disque en rotation rapide en orbite autour du trou noir. Enfin, le trou noir consomme ce qui reste de l’étoile condamnée dans le disque. C’est ce que les astronomes appellent un événement de perturbation des marées (TDE).

    Mais dans certains cas extrêmement rares, le trou noir supermassif lance des « jets relativistes » – des faisceaux de matière voyageant à une vitesse proche de la lumière – après avoir détruit une étoile. Andreoni, qui est associé postdoctoral au Département d’astronomie de l’UMD et du Goddard Space Flight Center de la NASA, a découvert un tel cas avec son équipe lors de l’enquête Zwicky Transient Facility (ZTF) en février 2022. Après que le groupe a annoncé publiquement l’observation, le l’événement a été nommé « AT2022cmc ». L’équipe a publié ses conclusions dans la revue La nature le 30 novembre 2022.

    « La dernière fois que des scientifiques ont découvert l’un de ces jets, c’était il y a plus de dix ans », a déclaré Michael Coughlin, professeur adjoint d’astronomie à l’Université du Minnesota Twin Cities et co-responsable du projet. « D’après les données dont nous disposons, nous pouvons estimer que des jets relativistes sont lancés dans seulement 1 % de ces événements destructeurs, ce qui fait d’AT2022cmc un événement extrêmement rare. En fait, le flash lumineux de l’événement est parmi les plus brillants jamais observés. »

    Avant AT2022cmc, les deux seuls TDE à jets connus auparavant ont été découverts lors de missions spatiales à rayons gamma, qui détectent les formes de rayonnement à plus haute énergie produites par ces jets. Comme la dernière découverte de ce type a été faite en 2012, de nouvelles méthodes étaient nécessaires pour trouver plus d’événements de cette nature. Pour aider à répondre à ce besoin, Andreoni et son équipe ont mis en œuvre une nouvelle tactique de « vue d’ensemble » pour trouver AT2022cmc : des relevés optiques au sol ou des cartes générales du ciel sans cibles d’observation spécifiques. À l’aide de ZTF, une étude du ciel à grand champ réalisée par le télescope Samuel Oschin en Californie, l’équipe a pu identifier et étudier de manière unique le trou noir qui, par ailleurs, semblait dormant.

    « Nous avons développé un pipeline de données open source pour stocker et extraire des informations importantes de l’enquête ZTF et nous alerter des événements atypiques en temps réel », a expliqué Andreoni. « L’analyse rapide des données ZTF, l’équivalent d’un million de pages d’informations chaque nuit, nous a permis d’identifier rapidement le TDE avec des jets relativistes et de faire des observations de suivi qui ont révélé une luminosité exceptionnellement élevée sur tout le spectre électromagnétique, du X- rayons au millimètre et radio. »

    Des observations de suivi avec de nombreux observatoires ont confirmé qu’AT2022cmc s’estompait rapidement et le Very Large Telescope de l’ESO a révélé qu’AT2022cmc était à une distance cosmologique, à 8,5 milliards d’années-lumière.

    Les images optiques/infrarouges du télescope spatial Hubble et les observations radio du Very Large Array ont identifié l’emplacement d’AT2022cmc avec une extrême précision. Les chercheurs pensent qu’AT2022cmc était au centre d’une galaxie qui n’est pas encore visible car la lumière d’AT2022cmc l’a surpassée, mais les futures observations spatiales avec les télescopes spatiaux Hubble ou James Webb pourraient dévoiler la galaxie lorsque le transitoire finira par disparaître.

    C’est toujours un mystère pourquoi certains TDE lancent des jets alors que d’autres ne semblent pas le faire. D’après leurs observations, Andreoni et son équipe ont conclu que les trous noirs dans AT2022cmc et d’autres TDE à jets similaires tournent probablement rapidement afin d’alimenter les jets extrêmement lumineux. Cela suggère qu’une rotation rapide d’un trou noir pourrait être un ingrédient nécessaire au lancement d’un jet – une idée qui rapproche les chercheurs de la compréhension de la physique des trous noirs supermassifs au centre des galaxies à des milliards d’années-lumière.

    « L’astronomie évolue rapidement », a déclaré Andreoni. « Plus d’enquêtes optiques et infrarouges sur tout le ciel sont maintenant actives ou seront bientôt en ligne. Les scientifiques peuvent utiliser AT2022cmc comme modèle pour savoir ce qu’il faut rechercher et trouver des événements plus perturbateurs à partir de trous noirs distants. Cela signifie que plus que jamais, l’exploration de données volumineuses est un outil important pour faire progresser notre connaissance de l’univers. »

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université du Maryland. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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