La NASA obtient un aperçu inhabituellement proche du grignotage d’un trou noir sur une étoile

Une fois que la gravité du trou noir a complètement rompu l’étoile, les astronomes ont vu une augmentation spectaculaire de la lumière des rayons X à haute énergie autour du trou noir. Cela indiquait que lorsque le matériau stellaire était tiré vers sa perte, il formait une structure extrêmement chaude au-dessus du trou noir appelée couronne. de la NASA NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescopic Array) est le télescope spatial le plus sensible capable d’observer ces longueurs d’onde de lumière, et la proximité de l’événement a fourni une vue sans précédent de la formation et de l’évolution de la couronne, selon une nouvelle étude publiée dans le Journal astrophysique.

Le travail démontre comment la destruction d’une étoile par un trou noir – un processus officiellement connu sous le nom d’événement de perturbation des marées – pourrait être utilisée pour mieux comprendre ce qui arrive aux matériaux capturés par l’un de ces mastodontes avant qu’ils ne soient complètement dévorés.

La plupart des trous noirs que les scientifiques peuvent étudier sont entourés de gaz chaud qui s’est accumulé pendant de nombreuses années, parfois des millénaires, et a formé des disques de plusieurs milliards de kilomètres de large. Dans certains cas, ces disques brillent plus que des galaxies entières. Même autour de ces sources lumineuses, mais surtout autour de trous noirs beaucoup moins actifs, une seule étoile se déchire et se consume. Et du début à la fin, le processus ne prend souvent que quelques semaines ou mois. L’observabilité et la courte durée des événements de perturbation des marées les rendent particulièrement attrayants pour les astronomes, qui peuvent démêler la façon dont la gravité du trou noir manipule le matériau qui l’entoure, créant des spectacles de lumière incroyables et de nouvelles caractéristiques physiques.

« Les événements de perturbation des marées sont une sorte de laboratoire cosmique », a déclaré le co-auteur de l’étude, Suvi Gezari, astronome au Space Telescope Science Institute de Baltimore. « Ils sont notre fenêtre sur l’alimentation en temps réel d’un énorme trou noir qui se cache au centre d’une galaxie. »

Un signal surprenant

La nouvelle étude se concentre sur un événement appelé AT2021ehb, qui s’est produit dans une galaxie avec un trou noir central d’environ 10 millions de fois la masse de notre Soleil (environ la différence entre une boule de bowling et le Titanic). Au cours de cet événement de perturbation de la marée, le côté de l’étoile le plus proche du trou noir a été tiré plus fort que le côté éloigné de l’étoile, étirant le tout et ne laissant qu’une longue nouille de gaz chaud.

Les scientifiques pensent que le flux de gaz est fouetté autour d’un trou noir lors de tels événements, entrant en collision avec lui-même. On pense que cela crée des ondes de choc et des flux de gaz vers l’extérieur qui génèrent de la lumière visible, ainsi que des longueurs d’onde non visibles à l’œil humain, telles que la lumière ultraviolette et les rayons X. Le matériau commence alors à se déposer dans un disque tournant autour du trou noir comme de l’eau entourant un drain, avec un frottement générant des rayons X de faible énergie. Dans le cas d’AT2021ehb, cette série d’événements s’est déroulée sur seulement 100 jours.

L’événement a été repéré pour la première fois le 1er mars 2021 par le Installation transitoire de Zwicky (ZTF), situé à l’observatoire Palomar en Californie du Sud. Il a ensuite été étudié par la NASA Observatoire Neil Gehrels Swift et Étoile à neutrons Explorateur de composition intérieure (NICER) (qui observe des longueurs d’onde de rayons X plus longues que Swift).

Puis, environ 300 jours après la première détection de l’événement, NuSTAR de la NASA a commencé à observer le système. Les scientifiques ont été surpris lorsque NuSTAR a détecté une couronne – un nuage de plasma chaud ou des atomes de gaz dont les électrons ont été dépouillés – car les couronnes apparaissent généralement avec des jets de gaz qui s’écoulent dans des directions opposées à partir d’un trou noir. Cependant, avec l’événement de marée AT2021ehb, il n’y a pas eu de jets, ce qui a rendu l’observation corona inattendue. Les couronnes émettent des rayons X de plus haute énergie que toute autre partie d’un trou noir, mais les scientifiques ne savent pas d’où vient le plasma ni exactement comment il devient si chaud.

« Nous n’avons jamais vu un événement de perturbation des marées avec une émission de rayons X comme celui-ci sans présence d’un jet, et c’est vraiment spectaculaire car cela signifie que nous pouvons potentiellement démêler ce qui cause les jets et ce qui cause les couronnes », a déclaré Yuhan Yao, étudiant diplômé à Caltech à Pasadena, en Californie, et auteur principal de la nouvelle étude. « Nos observations d’AT2021ehb sont en accord avec l’idée que les champs magnétiques ont quelque chose à voir avec la formation de la couronne, et nous voulons savoir ce qui rend ce champ magnétique si fort. »

Yao dirige également un effort pour rechercher plus d’événements de perturbation des marées identifiés par ZTF et pour ensuite les observer avec des télescopes comme Swift, NICER et NuSTAR. Chaque nouvelle observation offre le potentiel de nouvelles informations ou opportunités pour confirmer ce qui a été observé dans AT2021ehb et d’autres événements de perturbation des marées. « Nous voulons en trouver autant que possible », a déclaré Yao.

Source: Administration Nationale de l’Espace et de l’Aéronautique