Ils capturent l’explosion provoquée par un trou noir avalant une étoile

Les scientifiques ont réussi à capturer une explosion particulière dans une petite galaxie située à 500 millions d’années-lumière.

Les travaux ont été réalisés par une équipe internationale dirigée par l’Institut des sciences spatiales (ICE, dépendant du Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) en Espagne) et l’Institut d’études spatiales de Catalogne (IEEC).

L’éclat, identifié comme CSS 161010, a atteint sa luminosité maximale en seulement 4 jours et a diminué de moitié en seulement 2,5 jours, ce qui est complètement inhabituel et qui a fait que sa découverte et les observations qui ont suivi son évolution sont devenues une étape scientifique et un défi pour l’équipe de recherche. L’auteur principal de ce travail est Claudia Gutiérrez, chercheuse à l’ICE et à l’IEEC.

L’événement CSS 161010 a été découvert par le CRTTS (Catalina Real-Time Transient Survey), avec une détection précédente signalée par l’ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for SuperNovae). Son suivi ultérieur, qui a permis sa caractérisation, a été réalisé avec différents télescopes, dont le Gran Telescopio Canarias (GTC) et le Nordic Optical Telescope (NOT), tous deux installés à l’Observatoire Roque de Los Muchachos, de l’Institut d’Astrophysique du Îles Canaries (IAC), situées dans la municipalité de Garafía, à La Palma, en Espagne.

Ces types de phénomènes cosmiques à évolution rapide ont été très difficiles à étudier en raison de leur nature. Cependant, les techniques modernes et les instruments les plus avancés permettent de les analyser grâce à l’amélioration du champ de vision et à la capacité de capturer des images à haute résolution des télescopes utilisés.

À ce jour, seule une douzaine d’explosions cosmiques présentant ces caractéristiques en termes de luminosité et d’évolution ont été détectées, et leur origine reste un mystère complet. Cependant, l’équipe dirigée par Claudia Gutiérrez considère que, pour la première fois, les propriétés spectrales uniques du CSS 161010 donnent des indices importants sur son origine physique. L’analyse réalisée à partir de ces indices et d’autres données suggère qu’il s’agit d’un petit trou noir avalant une étoile.

Cette conclusion a été obtenue parce que l’analyse a révélé de larges raies d’hydrogène qui présentaient des vitesses très élevées, jusqu’à 10 % de la vitesse de la lumière et une évolution sans précédent. Deux mois après le début de l’explosion, la luminosité de l’objet avait diminué 900 fois par rapport à son maximum. Étonnamment, les spectres capturés par le Gran Telescopio Canarias à cette époque ont révélé que tous les profils de raies d’hydrogène étaient encore décalés vers le bleu, ce qui, en astrophysique, signifie qu’elles s’approchent de nous à des vitesses extrêmement élevées. Cela indiquerait un fort écoulement de gaz, ce qui est complètement inattendu pour une supernova.

« La découverte et l’analyse de ces explosions cosmiques sont particulièrement difficiles en raison de leur évolution rapide. Cependant, la réponse agile de notre collaboration scientifique nous a permis d’obtenir des spectres de haute qualité. Ces données ont révélé des propriétés uniques jamais observées dans aucun autre objet, ce qui nous a permis de contraindre la nature de cet événement extraordinaire », explique la chercheuse postdoctorale Claudia Gutiérrez.

« Quand nous avons vu les spectres, nous ne savions pas quoi dire », raconte Gutiérrez. « Nous n’avons jamais trouvé un profil de raie d’hydrogène aussi décalé vers le bleu ; Ce déplacement signifierait que le gaz se déplace vers nous à des vitesses extrêmement élevées. Nous avons trouvé cette caractéristique à la fois surprenante et intrigante, ce qui nous a incité à enquêter sur d’éventuelles connexions avec la galaxie où l’événement s’est produit », ajoute-t-il.

À la recherche de trous noirs de masse intermédiaire

L’explosion s’est produite dans une minuscule galaxie contenant une masse d’étoiles environ 400 fois inférieure à celle de notre Voie lactée. Ainsi, si la galaxie héberge un trou noir massif, sa masse doit également être faible, ce qui correspond à un trou noir de masse intermédiaire (entre 100 et 100 000 fois la masse du Soleil).

“Jusqu’à présent, les trous noirs de ce type étaient extrêmement difficiles à identifier et les astronomes ne connaissent qu’un très petit nombre de cas confirmés”, explique le professeur Seppo Mattila, de l’Université de Turku (Finlande), l’un des principaux auteurs de l’étude. de travail.

« L’identification et la caractérisation des trous noirs de masse intermédiaire sont essentielles pour comprendre les voies de formation et l’évolution des trous noirs. En fait, ce sont les composants fondamentaux des trous noirs supermassifs que l’on trouve au centre des galaxies, comme notre Voie lactée, et dont l’existence a été observée même dans l’univers primitif », ajoute le professeur Mattila.

Recréation du phénomène explosif, identifié comme CSS 161010, dans lequel un trou noir engloutit une étoile. (Image : Gabriel Pérez / IAC)

De son côté, le professeur Peter Lundqvist, de l’Université de Stockholm, également membre de cette équipe, ajoute : « La manière dont l’émission linéaire évolue dans cet objet ressemble à celle observée dans les noyaux galactiques actifs, où l’on sait qu’il existe des trous noirs supermassifs. . “Cette similitude fournit une preuve solide que CSS 161010 héberge également un trou noir, même s’il n’est pas très massif.”

Lundqvist note : « La désintégration d’une étoile qui s’est approchée trop près du trou noir de masse intermédiaire révèle le trou noir par ailleurs au repos. “Il existe probablement d’autres trous noirs de ce type dans d’autres galaxies naines, et nous devons suivre des événements similaires à CSS 161010 pour pouvoir déterminer plus précisément les propriétés de ces trous noirs.”

“Les télescopes qui scrutent le ciel à une cadence élevée seront cruciaux pour découvrir davantage de ces phénomènes rares et en évolution rapide”, déclare Gutiérrez, ajoutant : “En attendant, des spectrographes de pointe installés sur des télescopes au sol comme ceux que nous que nous avons utilisés à l’Observatoire Roque de los Muchachos, à La Palma, jouera un rôle crucial dans sa caractérisation. « Nous sommes à l’aube d’une époque pleine de découvertes révolutionnaires. »

L’étude s’intitule « CSS 161010 : Un transitoire optique bleu rapide et lumineux avec de larges lignes d’hydrogène décalées vers le bleu ». Et cela a été publié dans la revue académique The Astrophysical Journal. (Source : ICE/CSIC)