Ils observent un trou noir engloutir et déchirer une étoile

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Plusieurs équipes d’astronomes ont détecté une rare événement de perturbation de marée (TDE), qui se produit lorsque une étoile est déchirée par un trou noir supermassif et libère une série de bouffées d’énergie, selon deux articles publiés ce mercredi dans les revues Nature et Nature Astronomy. Les résultats pourraient améliorer notre compréhension des propriétés des trous noirs à des distances cosmologiques.

Les étoiles trop proches d’un trou noir sont déchirées par les incroyables forces de marée du trou noir. Environ 1% de ces événements provoquent l’éjection de jets de plasma et de rayonnement des pôles du trou noir en rotation. En 1971, le pionnier des trous noirs, Jean Wheeler a introduit le concept de TDE à jet comme “un tube souple de dentifrice fortement de la zone médiane”, ce qui fait que le système “éjecte la matière des deux extrémités”.

Les TDE peuvent fournir une opportunité d’étudier comment les trous noirs supermassifs se développent en accrétant (ou accrétant) de la matière. Lorsqu’une étoile est rapidement entraînée dans un trou noir, elle peut se briser et son matériau peut tomber sur le disque d’accrétion du trou noir. Dans certains cas, la matière accumulée génère de puissants jets de matière, et dans de très rares cas, les TDE peuvent conduire à la production de un jet relativiste se déplaçant à une vitesse proche de la lumière, mais ces événements sont rares et mal compris.

Ces types d’événements sont comme « serrer fort un tube de dentifrice »

Igor Andreoni, Michel Coughlin et son équipe d’un côté, et Dheeraj R. Pasham et ses collègues d’autre part, rapportent la détection de AT2022cmc: un événement astronomique transitoire qui libère de grandes quantités d’énergie. Les observations, faites dans le domaine optique et à d’autres longueurs d’onde à l’aide de plusieurs télescopes, sont cohérentes avec l’émission d’un jet lumineux provenant de la perturbation violente d’une étoile passant trop près d’un trou noir massif.

Ces observations, en particulier celles du régime X, indiquent la les énergies extrêmes impliquées et les changements rapides de luminosité et la nature de longue durée de l’ensemble de l’événement sont des caractéristiques de un rare jet relativiste TDE, l’un des quatre signalés à ce jour. Alors que la plupart des TDE détectés proviennent de l’univers proche, cet événement est venu d’une galaxie à la fois. distance d’environ 12 400 années-lumière, visible de la Terre en raison de sa luminosité exceptionnelle.

“Nous n’avons vu qu’une poignée de ces TDE à réaction et ce sont encore des événements très exotiques et peu connus”, dit-il. Nial Tanvirde l’Université de Leicester au Royaume-Uni, qui a dirigé les observations du VLT pour déterminer la distance de l’objet.

Un trou noir pointé vers nous

Au total, 21 télescopes dans le monde ont collecté une grande variété de gammes de lumière, des rayons gamma à haute énergie aux ondes radio. L’équipe a comparé ces données à différents types d’événements connus, des étoiles effondrées aux kilonovae. Mais le seul scénario qui correspondait aux données était un TDE rare avec un jet pointant vers nous.

“Le fait que le jet relativiste pointe vers nous rend l’événement d’autant plus brillant.”

“Le fait que le jet relativiste pointe vers nous”, explique-t-il Giorgos Leloudas astronome et co-auteur de cette étude, “rend l’événement beaucoup plus lumineux qu’il n’y paraîtrait autrement, et le rend également visible sur un spectre plus large du spectre électromagnétique”.

le jet le plus éloigné

Les mesures de distance prises par le VLT ont révélé que AT2022cmc est le TDE le plus loin jamais découvert, mais ce n’est pas le seul aspect d’enregistrement de cet objet. “Jusqu’à présent, le petit nombre de TDE à réaction connus ont été initialement détectés à l’aide de télescopes à rayons X et gamma à haute énergie, mais c’était la première découverte d’un tel événement lors d’un levé optique.” déclare Daniel Perley astronome de l’Université John Moores de Liverpool au Royaume-Uni et co-auteur de l’étude.

Cela démontre une nouvelle façon de détecter les jets TDE, permettant une étude plus approfondie de ces événements rares et des environnements extrêmes entourant les trous noirs. Les auteurs notent que le champ magnétique déduit est inhabituellement faible, contrairement à la théorie conventionnelle selon laquelle de tels jets hautement relativistes nécessitent des champs magnétiques élevés.

Andreoni et ses collègues concluent également que leurs découvertes confirment qu’environ 1% des TDE ont des jets relativistes, corroborant les prédictions précédentes sur la rareté de tels événements.

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