Un éclair mystérieusement brillant est un jet de trou noir pointant directement vers la Terre, selon les astronomes

Le signal, nommé AT 2022cmc, a été découvert plus tôt cette année par le Zwicky Transient Facility en Californie. Les résultats publiés aujourd’hui dans Astronomie naturelle, suggèrent qu’il s’agit probablement d’un jet de matière sortant d’un trou noir supermassif à une vitesse proche de la lumière.

L’équipe, comprenant des chercheurs du MIT et de l’Université de Birmingham, pense que le jet est le produit d’un trou noir qui a soudainement commencé à dévorer une étoile proche, libérant une énorme quantité d’énergie dans le processus. Leurs découvertes pourraient apporter un nouvel éclairage sur la façon dont les trous noirs supermassifs se nourrissent et se développent.

Les astronomes ont observé d’autres “événements de perturbation des marées”, ou TDE, dans lesquels une étoile qui passe est déchirée par les forces de marée d’un trou noir. Cependant, AT 2022cmc est plus brillant que n’importe quel TDE découvert à ce jour, et est également le TDE le plus éloigné jamais détecté, à environ 8,5 milliards d’années-lumière.

L’équipe a mesuré la distance à l’AT 2022cmc à l’aide du Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral, au Chili.

Le Dr Matt Nicholl, professeur agrégé à l’Université de Birmingham, a déclaré: “Notre spectre nous a dit que la source était chaude: environ 30 000 degrés, ce qui est typique d’un TDE. Mais nous avons également constaté une certaine absorption de la lumière par la galaxie où cet événement Ces raies d’absorption étaient fortement décalées vers des longueurs d’onde plus rouges, nous indiquant que cette galaxie était beaucoup plus éloignée que prévu !”

Comment un événement aussi lointain a-t-il pu apparaître si brillant dans notre ciel ? L’équipe affirme que le jet du trou noir peut pointer directement vers la Terre, ce qui rend le signal plus brillant que si le jet pointait dans une autre direction. L’effet est “amplification Doppler” et est similaire au son amplifié d’une sirène qui passe.

AT 2022cmc est le quatrième TDE boosté par Doppler jamais détecté et le premier événement de ce type observé depuis 2011. Il s’agit également du premier TDE boosté découvert à l’aide d’un relevé optique du ciel. Au fur et à mesure que des télescopes plus puissants démarreront dans les années à venir, ils révéleront davantage de TDE, ce qui peut faire la lumière sur la façon dont les trous noirs supermassifs se développent et façonnent les galaxies qui les entourent.

Après la découverte initiale d’AT 2022cmc, l’équipe s’est concentrée sur le signal à l’aide de l’étoile à neutrons Interior Composition Explorer (NICER), un télescope à rayons X qui fonctionne à bord de la Station spatiale internationale.

“Les choses semblaient assez normales les trois premiers jours”, se souvient Dheeraj “DJ” Pasham, premier auteur de l’étude. “Ensuite, nous l’avons regardé avec un télescope à rayons X, et ce que nous avons découvert, c’est que la source était 100 fois plus puissante que la rémanence la plus puissante du sursaut gamma.”

En règle générale, ces éclairs lumineux dans le ciel sont des sursauts gamma – des jets extrêmes d’émissions de rayons X qui jaillissent de l’effondrement d’étoiles massives.

Le Dr Benjamin Gompertz, professeur adjoint à l’Université de Birmingham, a dirigé l’analyse de comparaison des sursauts gamma. “Les sursauts gamma sont les suspects habituels pour des événements comme celui-ci.” il a dit. “Cependant, aussi brillantes soient-elles, une étoile qui s’effondre ne peut produire qu’une quantité de lumière limitée. Parce qu’AT 2022cmc était si brillante et a duré si longtemps, nous savions que quelque chose de vraiment gargantuesque devait l’alimenter – un trou noir supermassif.”

On pense que l’activité extrême des rayons X est alimentée par un “épisode d’accrétion extrême” lorsque l’étoile déchiquetée crée un tourbillon de débris lorsqu’elle tombe dans le trou noir. En effet, l’équipe a découvert que la luminosité des rayons X d’AT 2022cmc était comparable à, bien que plus brillante, que trois TDE précédemment détectés.

“Il avale probablement l’étoile au rythme de la moitié de la masse du soleil par an”, estime Pasham. “Une grande partie de cette perturbation des marées se produit très tôt, et nous avons pu saisir cet événement dès le début, une semaine après que le trou noir a commencé à se nourrir de l’étoile.”

“Nous nous attendons à beaucoup plus de ces TDE à l’avenir”, ajoute le co-auteur Matteo Lucchini. “Alors nous pourrons peut-être dire, enfin, comment exactement les trous noirs lancent ces jets extrêmement puissants.”

Les autres scientifiques de Birmingham qui ont contribué à cet article étaient le Dr Graham Smith, le Dr Samantha Oates et les chercheurs en doctorat Aysha Aamer, Evan Ridley et Xinyue Sheng.

Vidéo: https://youtu.be/MQHdSbxuznY