Observation sur le vif d’un trou noir écartelant une étoile

Une sonde de la NASA, conçue pour trouver des planètes extraterrestres, vient de repérer une étoile écartelée et déchiquetée par un trou noir.

Image d’entête : représentation artistique d’une étoile près d’un trou noir supermassif qui tourne rapidement. L’attraction gravitationnelle du trou noir déchiquette l’étoile dans ce que l’on appelle un événement de perturbation de marée. (Wikimedia)

Les scientifiques ont utilisé le satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA pour observer la malheureuse étoile avec des détails sans précédent après son passage trop près d’un trou noir supermassif dans une galaxie située à quelque 375 millions d’années-lumière.

Lorsqu’un trou noir détruit une étoile, les scientifiques l’appellent perturbation par effet de marée (Tidal Disruption Event, ou TDE en anglais) et c’est l’un des événements les plus détaillés jamais étudiés. Les astronomes espèrent que cette découverte offrira de nouvelles perspectives sur les processus inhabituels en cause.

En janvier dernier, un réseau international de télescopes baptisé All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) a détecté les premiers signes que quelque chose se préparait dans une lointaine galaxie. Un télescope en Afrique du Sud a aperçu pour la première fois un objet s’éclaircissant.

Tom Holoien, astronome de la Carnegie Institution for Science (Etats-Unis), travaillait à l’observatoire de Las Campanas, au Chili, la nuit où il a vu l’alerte. Il a dirigé les deux télescopes ASAS-SN de l’observatoire sur le trou noir central de la galaxie et il l’a signalé à d’autres observatoires à travers le monde pour qu’ils fassent de même. Cela a permis aux astronomes de recueillir des observations clés de la composition chimique et de la vitesse du matériau projeté par l’étoile détruite.

Et, par chance, l’engin spatial TESS de la NASA surveillait déjà exactement la même partie du ciel que celle où s’est déroulé l’événement. Cela a permis aux astronomes de voir plus près du trou noir pendant le processus qu’ils n’avaient pu voir auparavant. Les observations ont également confirmé qu’ils voyaient effectivement une étoile déchiquetée par un trou noir.

Selon Holoien :

Les données du TESS nous ont permis de voir exactement quand cet événement destructeur, nommé ASASSN-19bt, a commencé à s’éclaircir, ce que nous n’avions jamais été capables de faire auparavant.

Et comme TESS étudiait déjà la région depuis un certain temps, les scientifiques ont pu reconstituer ce qui s’était passé dans les semaines qui ont précédé la mort de l’étoile. Les résultats offrent quelques surprises. Les astronomes avaient l’habitude de penser que tous les événements de perturbation de marée se ressembleraient beaucoup.

Selon Patrick Vallely, coauteur de l’étude et chercheur à l’université d’état de l’Ohio :

Mais il s’avère que les astronomes n’avaient besoin que de la capacité d’en faire des observations plus détaillées. Nous avons encore beaucoup à apprendre sur leur fonctionnement.

Dans des galaxies comme notre Voie lactée, une perturbation des marées comme celle-ci ne se produit que tous les 10 000 à 100 000 ans environ, selon les chercheurs. Et ils sont rares parce qu’il n’est pas facile pour une étoile de se trouver si près d’un trou noir. Pour se faire happer, l’étoile doit passer par le trou noir à une distance à peu près aussi proche que notre Terre l’est du soleil.

Selon Chris Kochanek, astronome à l’université d’état de l’Ohio :

Imaginez que vous vous tenez au sommet d’un gratte-ciel au centre-ville, que vous faites tomber une bille du haut du bâtiment et que vous essayez de la faire descendre dans le trou d’une plaque d’égout. C’est plus dur que ça.

Et cela rend ces événements beaucoup plus difficiles à repérer que quelque chose comme une supernova, qu’une galaxie peut produire tous les siècles environ. Seulement 40 événements de perturbation des marées ont déjà été découverts.

Selon Vallely :

Nous avons eu beaucoup de chance avec cet événement parce que la parcelle de ciel où TESS observe continuellement est petite, et parce que c’est l’une des TDE les plus brillantes que nous ayons vues.

Les astronomes affirment que l’événement deviendra probablement un cas d’école pour d’autres chercheurs, leur permettant d’acquérir de nouvelles connaissances sur la physique extrême en jeu quand une étoile est déchiquetée.

L’étude publiée dans The Astrophysical Journal : Discovery and Early Evolution of ASASSN-19bt, the First TDE Detected by TESS et présentée sur le site de l’Université d’État de l’Ohio : Scientists watch a black hole shredding a star.