Espace : Un trou noir très lointain surpris en train d'avaler une étoile

La scène s’est produite à 8,5 milliards d’années-lumière de la Terre: un trou noir supermassif dévorant une étoile a expulsé les restes de son «repas» dans un jet lumineux, un phénomène très rare que des scientifiques ont réussi à observer. L’attraction gravitationnelle d’un trou noir est telle que lorsqu’une étoile a le malheur de trop s’en approcher, elle est déchirée: la matière qui la compose se disloque, puis tourne très vite autour du trou noir avant qu’une partie n’y soit engloutie à jamais.

Ce phénomène, appelé «rupture par effet de marée», s’accompagne très rarement de l’émission d’un jet lumineux de particules, furtif et voyageant à une vitesse proche de la lumière, issu de la matière de l’étoile. La dernière observation d’un événement similaire remonte à 2012, rappellent deux études parues cette semaine dans les revues «Nature» et «Nature Astronomy». 

De nouvelles méthodes de détection se sont développées depuis, dont une puissante caméra installée sur l’observatoire Palomar en Californie. Il permet de «scanner le ciel», explique à l’AFP, Susanna Vergani, chercheuse CNRS à l’Observatoire de Paris-PSL. Ce télescope, le «Zwicky Transient Facility, «détecte chaque nuit des dizaines de jets lumineux dans le ciel et il est capable de sélectionner les plus intéressants», poursuit l’astrophysicienne, qui a participé aux recherches.

L’un deux a semblé atypique: ça n’était pas une supernova (l’explosion d’une étoile en fin de vie qui produit une luminosité hors du commun), ni un sursaut gamma (la source de lumière la plus puissante de l’Univers). 

Pour y voir plus clair, une coordination internationale d’astronomes a mobilisé des instruments du monde entier, afin d’observer le phénomène sur une grande variété de longueurs d’ondes, des rayons X aux ondes radio. Parmi ces instruments, le radiotélescope NOEMA (Northern extended millimeter array) dans les Alpes françaises, et un spectrographe du Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral (ESO) au Chili.

Les scientifiques ont déterminé que le jet de lumière trouvait son origine, à une distance estimée à 8,5 milliards d’années-lumière de la Terre, autour d’un trou noir probablement tapi au centre de sa galaxie hôte.

Le jet, baptisé AT2022cmc, est «d’une puissance de plus d’un milliard de milliard de fois la luminosité en rayon X de notre Soleil», détaille Susanna Vergani. Et sa durée est très courte: 30 jours. «Contrairement aux jets des noyaux actifs des galaxies, qui s’étendent sur des échelles beaucoup plus grandes, le jet AT2022cmc est transitoire» et semble dû au fait que le trou noir a déchiré l’étoile. 

D’où vient-il? Pas de la lumière engloutie par le trou noir puisque rien ne peut sortir de ces ogres cosmiques. Mais plutôt du disque d’accrétion de matière entourant le trou noir, qui éjecte des particules à ses extrémités. Comme un «tube de dentifrice serré autour de son milieu», décrit l’ESO.

Le phénomène, encore mal compris, pourrait être causé par la vitesse de rotation du trou noir: il tournerait suffisamment vite sur lui-même pour arriver à produire un tel jet. Le futur télescope géant LSST (Large Synoptic Survey Telescope), en cours de construction au Chili, devrait permettre de détecter d’autres jets de ce type, et ainsi mieux comprendre les environnements extrêmes entourant les trous noirs.