Un trou noir géant se réveille

Bien que nous sachions que les trous noirs supermassifs (millions de fois la masse de notre soleil) se cachent au centre de la plupart des galaxies, leur nature même les rend difficiles à repérer et à étudier. Contrairement à l’idée populaire des trous noirs “enracinant constamment la matière, ces monstres gravitationnels peuvent passer de longues périodes dans une phase dormante et inactive.

Cela était vrai pour le trou noir au cœur de SDSS1335 + 0728, un galaxie distant et banal à 300 millions d’années-lumière dans la constellation de la Vierge. Après avoir été inactif pendant des décennies, il s’est soudainement éclairé et a récemment commencé à produire des éclairs sans précédent de lumière de rayons X.

Les premiers signes d’activité sont apparus fin 2019, lorsque la galaxie a commencé de façon inattendue brillante, attirant l’attention des astronomes. Après l’avoir étudié pendant plusieurs années, ils ont conclu que les changements inhabituels qu’ils ont vus étaient probablement le résultat du trou noir “allumant” – l’intégration d’une phase active. La région centrale brillante et compacte de la galaxie est désormais classée comme un noyau galactique actif, surnommé “Ansky”.

“Lorsque nous avons vu Ansky éclairer dans les images optiques, nous avons déclenché des observations de suivi en utilisant le télescope spatial à rayons X Swift de la NASA, et nous avons vérifié les données archivées du télescope à rayons X Eroposa, mais à l’époque où nous n’avons vu aucune preuve de radiographie” activation.

Ansky se réveille

Puis, en février 2024, une équipe dirigée par Lorena Hernández-García, chercheuse à l’Université de Valparaiso, au Chili, a commencé à voir des éclats de radiographies d’Ansky à intervalles presque réguliers.

L’œuvre a été publiée dans Astronomie naturelle.

“Cet événement rare offre aux astronomes l’occasion d’observer le comportement d’un trou noir en temps réel, en utilisant des télescopes spatiaux aux rayons X XMM-Newton et la NASA, Chandra et Swift. Ce phénomène est une éruption quasipérioddique quasipérioddique, ou QPE. Lorena.

“Le premier épisode QPE a été découvert en 2019, et depuis lors, nous n’avons détecté plus que plus. Nous ne comprenons pas encore ce qui les cause. Étudier Ansky nous aidera à mieux comprendre les trous noirs et comment ils évoluent.”

“XMM-Newton a joué un rôle pivot dans notre étude. C’est le seul télescope à rayons X suffisamment sensible pour détecter la lumière de fond radiographiques plus faible entre les rafales. Avec XMM-Newton, nous pourrions mesurer la faiblesse de l’ancsky, ce qui nous a permis de calculer la quantité d’énergie Ansky libère lorsqu’il s’allume et commence à clignoter.”

Déstaurer un comportement déroutant

La gravité d’un trou noir capture de la matière qui se rapproche trop et peut le déchirer. La question d’une étoile capturée, par exemple, serait répartie sur un disque chaud, brillant et rapide appelé disque d’accrétion. La pensée actuelle est que les QPE sont causés par un objet (qui pourrait être une étoile ou un petit trou noir) interagissant avec ce disque d’accrétion et ils ont été liés à la destruction d’une étoile. Mais il n’y a aucune preuve qu’Ansky ait détruit une star.

Les caractéristiques extraordinaires des rafales récurrentes d’Ansky ont incité l’équipe de recherche à considérer d’autres possibilités. Le disque d’accrétion pourrait être formé par du gaz capturé par le trou noir de son quartier, et non par une étoile désintégrée. Dans ce scénario, les éruptions de rayons X proviendraient de chocs très énergiques sur le disque, provoqué par un petit objet céleste voyageant et perturbant le matériau en orbite, à plusieurs reprises.

“Les rafales de radiographies d’Ansky sont 10 fois plus longues et 10 fois plus lumineuses que ce que nous voyons d’un QPE typique”, explique Johen Chakraborty, membre de l’équipe et doctorat. étudiant au Massachusetts Institute of Technology, États-Unis

“Chacune de ces éruptions libère cent fois plus d’énergie que nous ne l’avons vu ailleurs. Les éruptions d’Ansky montrent également la cadence la plus longue jamais observée, d’environ 4,5 jours.

Regarder un trou noir en action

Être capable de regarder Ansky évoluer en temps réel est une occasion sans précédent pour les astronomes d’en savoir plus sur les trous noirs et les événements énergétiques qu’ils alimentent.

“Pour les QPES, nous sommes toujours au point où nous avons plus de modèles que de données, et nous avons besoin de plus d’observations pour comprendre ce qui se passe”, explique le chercheur d’ESA et l’astronome à rayons X, Erwan Quintin.

“Nous pensions que les QPE étaient le résultat de petits objets célestes capturés par des éruptions beaucoup plus grandes et en déchirant.

“Il est crucial d’avoir ces observations aux rayons X qui compléteront les données d’ondes gravitationnelles et nous aideront à résoudre le comportement déroutant des trous noirs massifs.”