Le repas d'un trou noir bat tous les records !

Un trio d'observatoires à rayons X a capturé un événement remarquable : un trou noir situé à environ 2 milliards d'année-lumière qui engloutit de la matière à un rythme effréné pendant une décennie. Cette découverte a été réalisée en utilisant les données des observatoires à rayons X de la NASA Chandra & Swift et l'observatoire de l'ESA, XMM-Newton.

Cette vue d'artiste illustre ce que les astronomes appellent une dislocation d'étoile (DE) due aux intenses forces de marée gravitationnelles exercées par un trou noir sur une étoile. Ce phénomène survient lorsqu'une étoile se rapproche trop près du trou noir. Lors de ce type d'événement, certains débris de l'étoile sont éjectés à de très grandes vitesses, tandis que le reste de la matière (apparaissant en rouge sur la vue d'artiste) devient plus chaud lorsque celle-ci tombe sur le trou noir; ce qui génère un sursaut spécifique de lumière en rayons X. L'illustration montre également un vent (en bleu) issu de la matière tombant sur le trou noir.

Cet événement pourrait mettre en jeu la dislocation, par un trou noir, de l'étoile la plus massive jamais impliquée dans ce type d'événement ou pour la première fois une étoile de très faible masse qui a été complètement détruite. La source correspondante en rayons X est connue sous le nom de XJ1500+154 et est localisée dans une petite galaxie à environ 1.8 milliards d'années de la Terre. Le petit insert à gauche montre l'image de la galaxie hôte dans le visible. La source XJ1500+0154 se trouve au centre de cette galaxie. Ceci laisse à penser que le trou noir impliqué dans cet événement est un trou noir supermassif. Le petit insert à droite montre l'image de la source XJ1500+0154 observée avec Chandra dans le domaine des rayons X.

TDE

Crédits: Illustration: CXC/M. Weiss; Rayons X: NASA/CXC/UNH/D. Lin et al, Visible: CFHT

La source n'était pas visible dans une observation prise avec Chandra datée du 2 avril 2005, mais elle a été clairement détectée par XMM-Newton le 23 juillet 2005. Le 5 juin 2008, Chandra a observé la source au moment où elle a atteint son intensité maximale devenant ainsi au moins 100 fois plus brillante en rayons X. Depuis lors, Chandra, Swift et XMM-Newton l'ont observée à de multiples reprises.

Les données en rayons X indiquent également que l'émission provenant de la matière autour du trou noir a dépassé de manière durable la limite d'Eddington. Cette limite correspond à une luminosité maximale pour la matière accrétée par le trou noir. Au-delà de cette limite, la pression de radiation issue de la matière accrétée prend le pas sur la gravité; ce qui conduit à l'apparition de vents de matière.

Cet événement peut améliorer notre compréhension de la croissance des trous noirs supermassifs dans l'univers jeune. En effet si les trous noirs supermassifs peuvent grossir, via des dislocations d'étoiles ou d'autres moyens, à des taux d'accrétion au dessus de la limite d'Eddington, cela pourrait expliquer comment les trous noirs supermassifs ont pu atteindre des masses d'environ 1 milliard de fois la masse du Soleil en seulement 1 milliard d'années.

Un papier décrivant ces résultats est paru le 6 février 2017 dans la revue Nature Astronomy. Les auteurs du papier sont Dacheng Lin (University of New Hampshire), James Guillochon (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Stefanie Komossa (QianNan Normal University for Nationalities), Enrico Ramirez-Ruiz (University of California, Santa Cruz), Jimmy Irwin (University of Alabama), Peter Maksym (Harvard-Smithsonian), Dirk Grupe (Morehead State University), Olivier Godet (CNRS), Natalie Webb (CNRS), Didier Barret (CNRS), Ashley Zauderer (New York University), Pierre-Alain Duc (CEA-Saclay), Eleazar Carrasco (Gemini Observatory), and Stephen Gwyn (Herzberg Institute of Astrophysics).

Ressources complémentaires

Contacts IRAP

  • Natalie Webb, natalie.webb@irap.omp.eu
  • Olivier Godet, olivier.godet@irap.omp.eu
  • Didier Barret, didier.barret@irap.omp.eu
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