Le trou noir de notre galaxie est soudainement devenu 75 fois plus lumineux que d’habitude

À leur grande surprise, des astronomes ont constaté que la zone autour du trou noir supermassif du centre de la Voie lactée, Sagittarius A*, est devenue temporairement 75 fois plus lumineuse en l’espace de deux heures seulement.

Le trou noir supermassif au cœur de notre galaxie, Sagittarius A*, a soudainement commencé à briller plus fort que jamais (en une si brève période), et les astronomes ne savent toujours pas exactement ce qui a provoqué ce phénomène.

En l’espace de deux heures, la luminosité du trou noir a été multipliée par 75. D’ailleurs, les astronomes pensent que la luminosité était encore plus forte avant le début de l’observation. En 20 ans d’études, le trou noir n’a jamais été vu aussi lumineux en étant observé dans l’infrarouge proche.

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« J’ai d’abord été très surpris, puis très excité », a déclaré l’astronome Tuan Do de l’Université de Californie à Los Angeles. « Le trou noir était si brillant que je l’ai d’abord confondu avec l’étoile S0-2, car je n’avais jamais vu Sgr A* aussi brillant. Au cours des quelques images suivantes, cependant, il était clair que la source était variable et devait être le trou noir. J’ai su presque tout de suite qu’il se passait quelque chose d’intéressant ».

Que s’est-il passé ?

Depuis l’observation, les astronomes ont travaillé avec acharnement pour tenter de comprendre ce qu’il s’est passé dans la zone avoisinant le trou noir supermassif. Les résultats, en cours de révision pour publication dans la revue The Astrophysical Journal Letters, sont actuellement disponibles sur le site de pré-publication arXiv.

Do et son équipe ont observé le centre galactique durant quatre nuits, plus tôt cette année, à l’aide de l’Observatoire WM Keck situé à Hawaï. L’étrange éclaircissement a eu lieu le 13 mai 2019, et l’équipe a réussi à le capturer dans un laps de temps de deux heures. Dans la séquence vidéo ci-dessous, l’évènement lumineux de 2h a été condensé sur deux secondes.

Here's a timelapse of images over 2.5 hr from May from @keckobservatory of the supermassive black hole Sgr A*. The black hole is always variable, but this was the brightest we've seen in the infrared so far. It was probably even brighter before we started observing that night! pic.twitter.com/MwXioZ7twV

— Tuan Do (@quantumpenguin) August 11, 2019

Le point brillant visible au tout début de la séquence est la poussière et le gaz qui tourbillonnent autour de Sgr A*. De par leur nature, les trous noirs eux-mêmes n’émettent aucun rayonnement pouvant être détecté par nos instruments actuels. Mais étant donné que les forces gravitationnelles du trou noir font orbiter la matière environnante à des vitesses extrêmes, cela génère d’importants frottements, produisant à leur tour un rayonnement.

Observés dans l’infrarouge, ces rayonnements se traduisent par une certaine luminosité. En conditions normales, la luminosité de Sgr A* est, à l’image d’une flamme de bougie, légèrement variable (sur des intervalles de temps allant de quelques minutes à quelques heures).

Mais lorsque l’environnement d’un trou noir s’intensifie à ce point, cela signifie que quelque chose s’est peut-être rapproché suffisamment pour être « saisi » par sa gravité. La première image (au début de la séquence) est la plus lumineuse, ce qui signifie que Sgr A* aurait pu être encore plus brillant avant le début de l’observation.

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L’équipe se concentre maintenant à recueillir des données pour tenter de comprendre ce qui a provoqué ce pic d’activité. Il existe cependant deux possibilités immédiates (hypothèses). Première possibilité : G2, un objet que l’on croit être un nuage de gaz et qui s’est approché à 36 heures-lumière de Sgr A* en 2014. Mais s’il s’agissait d’un nuage de gaz, cette proximité aurait dû le disperser et certaines parties auraient été absorbées par le trou noir. Rien de cela ne s’est produit, ce qui donne peu d’appui à cette première hypothèse.

Deuxième possibilité : l’étoile S0-2, qui aurait pu temporairement perturber l’écoulement de la matière dans le trou noir. Le point lumineux situé à 11 heures par rapport au trou noir dans la séquence, est l’étoile S0-2. Elle se trouve sur une longue orbite elliptique de 16 ans, autour de Sgr A*. L’an dernier, elle s’est approchée au plus près, à 17 heures-lumière du trou noir.

« L’une des possibilités est que l’étoile S0-2, lorsqu’elle est passée près du trou noir l’an dernier, a changé la façon dont le gaz s’écoule dans ce dernier, ce qui fait que plus de gaz aurait pu y être capturé durant une période donnée ».

Mais la seule façon d’en être sûr est d’obtenir plus de données… Ces dernières sont actuellement en cours de collecte, sur une plus large gamme de longueurs d’onde. D’autres observations auront lieu au cours des prochaines semaines avec l’Observatoire terrestre Keck, avant que le centre galactique ne soit plus visible la nuit depuis la Terre.

De nombreux autres télescopes spatiaux et terrestres, dont Spitzer, Chandra, Swift et ALMA, ont également observé le centre galactique au cours des derniers mois. Leurs données pourraient révéler différents aspects de la physique du changement de luminosité et nous aider à comprendre ce qu’il se passe réellement à proximité de Sgr A*. « J’attends leurs résultats avec impatience » conclut Do.