Volkswacht Bodensee - Dans la constellation de la Vierge, le "réveil" intrigant d'un trou noir

A 300 millions d'années-lumière de nous, la lointaine galaxie SDSS1335+0728 faisait jusqu'à récemment l'objet de peu d'attentions de la part des astronomes.

Mais fin 2019, elle s'est soudainement mise à briller d'un éclat singulier. Et en février 2024, une équipe dirigée par Lorena Hernández-García, de l'Université de Valparaiso (Chili), a commencé à observer des jets de rayons X à intervalles presque réguliers.

Un signe que son trou noir était en train de se "réveiller".

La plupart des galaxies, dont la Voie lactée, abritent en leur centre un trou noir massif. Cet objet est par définition invisible, car si compact que sa force de gravité empêche même la lumière de s'échapper.

Lorsqu'une étoile a le malheur de trop s'en approcher, elle est déchirée: la matière qui la compose se disloque, puis tourne très vite autour du trou noir, formant un disque d'accrétion avant qu'une partie n'y soit engloutie à jamais. Un phénomène appelé "rupture par effet de marée".

Mais un trou noir peut aussi connaître de longues phases d'inactivité au cours desquelles il n'attire pas activement de matière et aucun rayonnement n'est détectable autour de lui.

La région brillante et compacte au coeur de SDSS1335+0728 est désormais classifiée comme un noyau galactique actif, surnommé "Ansky".

"Cet événement rare nous donne l'opportunité d'observer le comportement du trou noir en temps réel, en utilisant les télescopes spatiaux à rayons X XMM-Newton (de l'Agence spatiale européenne) et NICER, Chandra et Swift de la NASA", explique Mme Hernández-García dans un communiqué accompagnant la publication de l'étude dans Nature Astronomy.

- Caractéristiques inhabituelles -

Ces jets de rayons X de courte durée sont connus sous le nom d'éruptions quasi-périodique (QPE) et "nous ne comprenons pas encore ce qui les provoque", souligne l'astronome chilienne.

L'hypothèse actuelle est que les QPE sont associées aux disques d'accrétion formés à la suite de ruptures par effet de marée. Mais aucun signe de la destruction d'une étoile dans le champ gravitationnel du trou noir n'a été détecté. Et les éruptions d'Ansky ont des caractéristiques inhabituelles.

Elles sont "dix fois plus longues et dix fois plus lumineuses" que celles des QPE typiques, détaille Joheen Chakraborty, membre de l'équipe et doctorant au Massachusetts Institute of Technology (Etats-Unis).

"Chacune de ces éruptions libère cent fois plus d'énergie que ce que nous avons vu ailleurs. Elles ont aussi la cadence la plus longue jamais observée, environ 4,5 jours. Cela pousse nos modèles à leurs limites et remet en question nos idées existantes sur la génération de ces jets de rayons X", ajoute-t-il dans le communiqué accompagnant l'étude.

Ce qui a poussé les auteurs à envisager d'autres hypothèses. Selon eux, le disque d'accrétion pourrait avoir été formé par du gaz capturé par le trou noir dans son voisinage.

Dans ce scénario, les jets de rayons X proviendraient de chocs hautement énergétiques dans le disque, provoqués par un petit objet céleste le traversant à plusieurs reprises.

"Imaginez une étoile tournant autour du trou noir sur une orbite inclinée par rapport au disque. L'étoile traverse le disque deux fois par orbite" sans qu'il y ait de "force vraiment importante pour l'y attirer", explique à l'AFP Norbert Schartel, responsable scientifique du télescope XMM-Newton.

"Nous en sommes encore au point où nous avons plus de modèles que de données sur les QPE. Nous avons besoin d'autres observations pour comprendre ce qui se passe", ajoute son collègue de l'ESA Erwan Quintin.

R.Fischer--VB