Lorsqu'une étoile se rapproche trop de l'horizon des événements d'un trou noir supermassif, de puissantes ondes de marée
le 1er mars 2021 lors de l'automatisationGrâce à l’étude du ciel de l’installation transitoire de Zwicky, les chercheurs ont détecté pour la première fois l’événement de perturbation des marées AT2021ehb. Sa source était un trou noir supermassif au centre d’une galaxie située à seulement 250 millions d’années-lumière de la Terre. Les astrophysiciens ont commencé à observer presque au tout début de la destruction, alors qu'elle n'avait pas encore atteint son apogée, et ont étudié cet événement pendant plus d'un an.
Que s'est-il passé?
Depuis la découverte d'AT2021ehb, plusieursLes télescopes ont observé ce qui se passe lorsqu'une étoile s'approche trop près de son trou noir. Cet événement de perturbation des marées a eu lieu dans une galaxie avec un trou noir central d'environ 10 millions de fois la masse du soleil.
Un système situé à seulement 250 millions de lumièreans de la Terre, est devenu le cinquième exemple connu le plus éloigné de la destruction d'une étoile par un trou noir supermassif. Mais, contrairement à des événements plus proches, AT2021ehb a été découvert assez tôt et a été étudié pour la première fois simultanément dans les domaines des rayons X, ultraviolet, optique et radio.
Comment se produit la perturbation des marées ?
Quand une étoile s'approche trop du noirtrou, une forte gravité étire l'étoile jusqu'à ce qu'elle devienne une longue rivière de gaz chaud. Le flux de gaz tourbillonne autour du trou noir et ses particules entrent en collision les unes avec les autres.
On pense que la collision de gaz crée un chocles ondes et les flux de gaz sortants qui génèrent des rayonnements à la fois dans la lumière visible et dans d'autres gammes de longueurs d'onde (rayonnement ultraviolet et rayons X).
Au fur et à mesure que l'événement de perturbation des marées progressele matériau commence à se déposer dans un disque en orbite autour du trou noir comme de l'eau tournant dans un égout, le frottement générant des rayons X à faible énergie. Dans le cas d'AT2021ehb, toute cette série d'événements depuis le début de la spaghettification de l'étoile jusqu'à la formation du disque s'est produite en seulement 100 jours.
Qu'ont appris les astrophysiciens ?
Environ 300 jours après l'événementune perturbation des marées a été identifiée pour la première fois, les astrophysiciens ont commencé à utiliser le satellite NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescopic Array) de la NASA pour observer le trou noir. C'est le télescope spatial le plus sensible aux rayons X.
Un satellite découvre un nuage corona autour d'un trou noirplasma chaud laissé par l'étoile. C'était extrêmement inhabituel, car la formation d'une couronne s'accompagne généralement d'éjections de jets ou de jets relativistes - des flux de plasma s'échappant du centre d'un trou noir. Cependant, il n'y avait pas de jets dans AT2021ehb.
Les auteurs de l'étude publiée sur cesemaine dans l'Astrophysical Journal notent que les couronnes émettent des rayons X de plus haute énergie que toute autre partie d'un trou noir, mais les astrophysiciens ne savent toujours pas d'où vient le plasma ni exactement comment il devient si chaud.
Nous n'avons jamais vu un tel événement de maréedestruction avec des rayons X comme celui-ci, sans la présence d'un jet, et c'est vraiment impressionnant parce que cela signifie que nous pouvons potentiellement séparer ce qui cause les jets et ce qui cause les couronnes.
Yuhan Yao, étudiant diplômé à Caltech Pasadena et auteur principal de l'étude
Les chercheurs notent que les observations actuellessuggèrent que la formation de la couronne d'un trou noir "a quelque chose à voir avec les champs magnétiques". Ils espèrent que les observations futures aideront à expliquer la physique de ce processus.
Qu'y a-t-il d'intéressant dans la perturbation des marées ?
La plupart des trous noirs supermassifs sont entourés degaz chaud qui s'est accumulé pendant des milliers et des millions d'années. Il est extrêmement difficile d'étudier ces processus. Les événements de perturbation des marées se produisent près des trous noirs mais ne durent que quelques semaines ou quelques mois. En même temps, ils sont beaucoup plus brillants que les particules individuelles de poussière et de gaz qui forment un disque près d'un trou noir.
Luminosité et courte durée des événementsla perturbation des marées aide les astrophysiciens à apprendre en un temps limité comment la gravité d'un trou noir contrôle les particules de matière, ce que sont les trous noirs et quelle physique est à l'œuvre à l'horizon des événements.
La perturbation des marées est une sorte de laboratoire spatial. Ils sont notre fenêtre en temps réel sur le trou noir massif qui se cache au centre de la galaxie.
Suvi Gezari, astronome au Space Telescope Science Institute de Baltimore et co-auteur de l'étude
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En couverture : Illustration artistique de l'événement perturbateur de marée AT2021ehb. Image : NASA/JPL-Caltech