C’est du jamais-vu ! Deux trous noirs supermassifs déchiquettent des étoiles dans cette galaxie

Les astronomesastronomes définissent les trous noirs supermassifs comme ceux dont la masse est supérieure à un million de fois celle de notre Soleil. Et les chercheurs en ont déjà surpris de nombreux en train de déchiqueter des étoiles avant de les engloutir, une centaine environ depuis 2018, grâce au Zwicky Transient Facility (ZTF) installé sur un instrument de l’observatoire PalomarPalomar (États-Unis). Il était destiné à détecter les explosions de supernovaesupernovae. Mais il s’est avéré également sensible à d’autres flashsflashs lumineux. Comme ceux émis par la spaghettification d’une étoile. La spaghettification, c’est le terme que nous employons pour décrire ce que les astronomes qualifient plus sérieusement d’événement de rupture par effet de marée – ou tidaltidal disruption event (TDE). Le moment où l’intense gravitégravité d’un trou noir déchire littéralement l’enveloppe d’une étoile.

Les astronomes ont observé une étoile « spaghettifiée » par un trou noir

Pour bien comprendre l’importance de la découverte dont il est question aujourd’hui à ce sujet, il est utile de rappeler que les trous noirs supermassifstrous noirs supermassifs se cachent généralement au cœur de galaxiesgalaxies elles aussi massives. « C’est donc au cœur de ces galaxies que l’on recherche habituellement ces effets de marée », explique Yuhan Yao, chercheur à l’université de Californie à Berkeley (États-Unis), dans un communiqué. Mais ce n’est pas là qu’un flash lumineux a attiré l’attention de son équipe. « Nous avons découvert un TDE – baptisé AT2024tvd et qui trahi un trou noir d’un peu plus de un million fois la masse de notre Soleil – à environ 2 600 années-lumièreannées-lumière du centre de la galaxie, qui cache lui-même un autre trou noir supermassif d’environ 100 millions de masses solaires. C’est le premier du genre découverte optiquement. »

Une collision entre trous noirs supermassifs en vue ?

Dans les Astrophysical Journal Letters, les chercheurs décrivent donc un système pas tout à fait comme les autres – même si deux semblables ont déjà été détectés par le passé par des satellites à rayons X. Sans pour autant que la découverte constitue réellement une surprise. Parce que les astronomes savent que les galaxies entrent souvent en collision. Chacune apportant son propre trou noir à la galaxie plus grande qui se forme lors de la fusionfusion. Du moins jusqu’à ce que les deux trous noirs supermassifs entrent eux-mêmes en collision pour n’en former plus qu’un encore plus immense. Les chercheurs ont ainsi déjà identifié de grandes galaxies avec des trous noirs supermassifs pesant plusieurs centaines de milliards de masses solaires !

Si le trou noir supermassif que les chercheurs de l’université de Californie viennent de découvrir se rapproche de celui situé au cœur de sa galaxie, les deux finiront sans doute par fusionner. Mais pas avant des milliards d’années. Les ondes gravitationnellesondes gravitationnelles que l’événement ne manquerait pas d’émettre sont exactement de celles qui devraient pouvoir être observées par la future mission Laser Interferometer Space AntennaLaser Interferometer Space Antenna (Lisa). Elle sera lancée par l’Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne (ESA) au cours des années 2030. Son objectif, justement : étudier les trous noirs de plusieurs millions de masses solaires.

Identifier d’autres trous noirs supermassifs errants

Toutefois, comme l’étude des images renvoyées par le télescope spatial Hubbletélescope spatial Hubble ne montre aucun signe de fusion passée entre galaxies dans la région, les astronomes envisagent d’autres hypothèses pour expliquer la présence de ce trou noir supermassif en dehors de la région centrale d’une galaxie. Il pourrait ainsi n’être autre que l’un des anciens membres d’un triplet de trous noirs qui se trouvait bien au cœur de la galaxie. En raison de la nature chaotique des orbitesorbites à trois corps, l’un d’eux aurait été expulsé et se retrouverait désormais à errer dans sa galaxie.

Grâce à l’algorithme spécialement développé pour distinguer, dans les données du Zwicky Transient Facility, les éclats issus de supernovae de ceux émis par des TDE, les chercheurs espèrent désormais trouver d’autres trous noirs supermassifs de ce genre. Cela leur permettrait, potentiellement, de calculer la fréquencefréquence à laquelle les galaxies et leurs trous noirs centraux fusionnent. Et donc le temps nécessaire à la formation de certains trous noirs supermassifs extrêmes.