Un trou noir supermassif endormi depuis des décennies vient de se réveiller dans une galaxie lointaine. Cette activation soudaine offre une occasion unique d'étudier en direct le comportement de ces géants cosmiques.
Située à 300 millions d'années-lumière, la galaxie SDSS1335+0728 abrite en son centre un trou noir nommé Ansky. Après une longue période d'inactivité, celui-ci a commencé à émettre des flashs de rayons X d'une intensité jamais vue auparavant. Les premières lueurs ont été détectées fin 2019, marquant le début d'une série d'observations inédites.
Représentation artistique du disque d'accrétion autour du trou noir Ansky et son interaction avec un petit objet céleste.
Crédit: Agence spatiale européenne
Les chercheurs ont utilisé plusieurs télescopes spatiaux, dont XMM-Newton de l'ESA et Swift de la NASA, pour suivre l'évolution d'Ansky. Les données révèlent des éruptions quasi périodiques (QPE) d'une énergie et d'une durée exceptionnelles. Ces phénomènes, encore mal compris, pourraient remettre en question les modèles actuels sur l'accrétion de matière par les trous noirs.
L'équipe internationale, dirigée par Lorena Hernández-García, a publié ses résultats dans
Nature Astronomy. Les observations suggèrent qu'Ansky n'a pas détruit d'étoile pour former son disque d'accrétion. À la place, le gaz environnant pourrait alimenter directement le trou noir, provoquant des chocs énergétiques à l'origine des flashs de rayons X.
Les éruptions d'Ansky sont dix fois plus longues et lumineuses que celles observées ailleurs. Leur périodicité d'environ 4,5 jours mettent en difficulté les explications actuelles. Joheen Chakraborty, membre de l'équipe, souligne que ces caractéristiques extrêmes poussent les modèles théoriques à leurs limites.
Cette étude ouvre de nouvelles perspectives sur la formation des QPE et leur lien avec les ondes gravitationnelles. La mission LISA de l'ESA, prévue pour les années 2030, pourrait détecter ces ondes et compléter les observations en rayons X. Erwan Quintin, astronome à l'ESA, insiste sur l'importance de ces données pour comprendre le comportement des trous noirs.
Ansky continue d'être surveillé de près par les astronomes. Son évolution pourrait révéler des mécanismes encore inconnus de l'activité des trous noirs. Cette découverte rappelle que l'Univers recèle toujours des phénomènes capables de surprendre même les scientifiques les plus expérimentés.
Qu'est-ce qu'une éruption quasi périodique (QPE) ?
Les QPE sont des flashs de rayons X émis à intervalles réguliers par certains trous noirs. Ces événements restent largement mystérieux. Ils pourraient résulter de l'interaction entre un petit objet céleste et le disque d'accrétion d'un trou noir.
Les QPE durent généralement quelques heures et se répètent tous les quelques jours ou semaines. Cependant, Ansky montre des éruptions dix fois plus longues et énergétiques, ce qui suggère des mécanismes différents. Les chercheurs envisagent des chocs dans le disque d'accrétion ou des perturbations gravitationnelles.
L'étude de ces phénomènes pourrait éclairer la dynamique des trous noirs et leur environnement. Les QPE pourraient également être liées à des ondes gravitationnelles, offrant une nouvelle façon d'étudier l'Univers.
Comment un trou noir peut-il se 'réveiller' ?
Un trou noir inactif peut s'activer lorsqu'il commence à absorber de la matière. Ce processus forme un disque d'accrétion, où le gaz chauffé émet des rayonnements intenses. Dans le cas d'Ansky, l'activation semble due à la capture de gaz environnant plutôt qu'à la destruction d'une étoile.
Les trous noirs supermassifs comme Ansky peuvent alterner entre des phases actives et dormantes sur des échelles de temps variables. Ces transitions dépendent de la disponibilité de matière à absorber. L'observation d'un réveil en direct est rare et précieuse pour comprendre ces cycles.
Les scientifiques utilisent des télescopes en rayons X pour suivre ces changements. Les données d'Ansky pourraient révéler comment les trous noirs influencent leur galaxie hôte et comment ils évoluent au fil du temps.