Les trous noirs supermassifs ont une masse pouvant être des millions, voire des milliards de fois, supérieure à celle du Soleil, et se trouvent au centre de la plupart des galaxies. Une récente étude révèle une nouvelle « manière » qu’ont ces trous noirs supermassifs de se nourrir.

Malgré le nombre et la banalité des trous noirs supermassifs dans l’univers, nous ignorons toujours comment ils deviennent si gargantuesques. Certains trous noirs avalent constamment du gaz dans leur environnement, tandis que d’autres se nourrissent subitement d’étoiles entières. Mais, à l’heure actuelle, aucune théorie n’explique de manière indépendante et précise comment les trous noirs supermassifs continuent à croître durant de longues périodes pour devenir ces objets si gigantesques.

Une nouvelle étude menée par l’Université de Tel Aviv, et publiée dans Nature Astronomy, révèle que la croissance de certains trous noirs supermassifs provoque la disparition soudaine d’une grande quantité de gaz dans leur environnement.

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Vue d’artiste d’un disque de gaz alimentant un trou noir massif, tout en émettant des radiations. Crédits : NASA

En février 2017, le All Sky Automated Survey for SuperNovae (soit le relevé automatisé de supernovas sur tout le ciel), ou ASAS-SN, un programme automatisé à la recherche de nouvelles supernovas, a permis de découvrir un événement appelé AT 2017bgt. Lors de cette découverte, les scientifiques pensaient qu’il s’agissait d’un événement « d’ingestion d’étoiles », ou un « événement de rupture » (ou encore perturbation par effet de marée), car les radiations émises autour du trou noir devenaient 50 fois plus lumineuses que celles observées précédemment (en 2004).

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Toutefois, après avoir effectué des observations approfondies à l’aide d’une multitude de télescopes, l’équipe de chercheurs dirigée par les Dr Benny Trakhtenbrot et Iair Arcavi, tous deux de l’École de physique et d’astronomie Raymond & Beverly Sackler, a déterminé qu’AT 2017bgt représentait une nouvelle manière de « nourrir » les trous noirs.

« L’illumination soudaine d’AT 2017bgt faisait penser à un événement de perturbations par effet de marée », explique le Dr Trakhtenbrot. « Mais nous avons vite compris que cette fois-ci il y avait quelque chose d’inhabituel. Le premier indice a été un composant supplémentaire de la lumière, qui n’avait jamais été vu lors de perturbations de ce type », a-t-il ajouté.

Le Dr Arcavi, qui a dirigé la collecte de données, a ajouté : « Nous avons suivi cet événement pendant plus d’un an avec des télescopes sur Terre et dans l’espace, et ce que nous avons observé ne correspond à rien de ce que nous avions vu auparavant ».

Les observations correspondent cependant aux prévisions théoriques d’un autre membre de l’équipe de recherche, le professeur Hagai Netzer, également de l’Université de Tel Aviv. « Nous avions prédit, dans les années 1980, qu’un trou noir avalant le gaz de son environnement pourrait produire les éléments lumineux vus ici. C’est donc ici la toute première fois que le processus a été vu en pratique », explique-t-il.

jet trou noir

Dans certains cas, de puissants jets plasmatiques composés de particules ultra-énergétiques peuvent être éjectés sous l’effet du champ magnétique du trou noir. Crédits : NASA

Des astronomes des États-Unis, du Chili, de Pologne et du Royaume-Uni ont participé à l’effort d’observation et d’analyse, qui a été effectué par le biais de trois télescopes spatiaux différents, y compris le nouveau télescope NICER, installé à bord de la Station spatiale internationale (ISS). L’une des images ultraviolettes obtenues lors de la frénésie d’acquisition de données, s’est avérée être la millionième image prise par l’observatoire Neil Gehrels Swift, un événement célébré par la NASA (qui gère cette mission spatiale).

Depuis, l’équipe de recherche a identifié deux autres événements récemment signalés, de trous noirs « activés » de la sorte, et partageant les mêmes propriétés d’émission que AT 2017bgt.

À présent, ces trois événements forment une nouvelle et fascinante classe de réactivation de trous noirs. « Nous ne sommes pas encore sûrs de la cause de cette augmentation spectaculaire et soudaine du taux d’alimentation des trous noirs. Il existe de nombreux moyens connus permettant d’accélérer la croissance des trous noirs géants, mais ils se produisent généralement sur des échelles de temps beaucoup plus longues », conclut le Dr Trakhtenbrot.

Les chercheurs espèrent détecter de nombreux autres événements de ce type et les observer, ainsi que les étudier, par le biais de plusieurs télescopes travaillant en tandem. « C’est le seul moyen de compléter notre compréhension de la croissance des trous noirs, de comprendre ce qui accélère leur alimentation et peut-être enfin de résoudre le mystère de la formation de ces monstres géants », a conclu le Dr Arcavi.

Source : Tel Aviv University

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