Pourquoi ce trou noir a-t-il subitement disparu avant de réapparaître ?

Il y a deux ans, des astronomes ont observé une disparition furtive : les rayons X émis par la couronne d’un trou noir se sont estompés complètement, avant de réapparaitre des jours plus tard. Les causes de cet événement étonnant ont été explorées dans une nouvelle étude, publiée dans The Astrophysical Journal le 16 juillet 2020 et relayée par la Nasa.

« Les événements d’apparence changeante peuvent être associés à des transformations spectaculaires et rapides des régions les plus internes des trous noirs supermassifs en train d’agglomérer de la matière » (phénomène qu’on appelle l’accrétion), expliquent les auteurs de l’étude. Ils s’intéressent au comportement de 1ES1927+654, une galaxie active au centre de laquelle se trouve un trou noir en train d’avaler du gaz.

Les trous noirs n’émettent aucune lumière et ne sont donc pas observables directement. Néanmoins, la matière absorbée par un trou noir est rassemblée dans un disque d’accrétion, qui émet des rayons X détectables depuis la Terre.

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Qu’est-ce qu’un trou noir ?

Représentation du trou noir, sans sa couronne.

Source : NASA/JPL-Caltech (photo recadrée)

Un « événement catastrophique »

On sait que la couronne des trous noirs, formée par ces gaz, peut présenter des variations de luminosité. Néanmoins, l’événement observé il y a deux ans au sein de 1ES1927+654 est différent. « L’étonnant continuum de rayons X mous, ainsi que la variabilité spectaculaire de rayons X, suggèrent que la source a subi un événement catastrophique, qui a restructuré son flux d’accrétion », écrivent les scientifiques. Cet événement semble avoir entièrement détruit la couronne du trou noir. 1ES1927+654 a ensuite recommencé à émettre des rayons X, de plus en plus lumineux, laissant supposer que la couronne du trou noir était en train de se reconstruire. 100 jours après l’incident, la luminosité était 20 fois plus importante qu’avant.

« C’était tellement étrange qu’au début, nous pensions qu’il y avait quelque chose qui n’allait pas dans les données », commente l’astrophysicien Claudio Ricci, spécialiste des trous noirs supermassifs et co-auteur de l’étude, dans le communiqué de la Nasa. Selon les auteurs, une étoile pourrait être à l’origine de cette mystérieuse disparition. L’astre aurait pu s’approcher un peu trop près du trou noir et être déchiré. En heurtant le disque situé autour du trou noir, les débris de l’étoile auraient dispersé une partie du gaz.

Ensuite, « au fur et à mesure que les régions internes des flux d’accrétion sont reconstituées, le champ magnétique autour du trou noir supermassif est reformé et recommence à alimenter la couronne de rayons X », décrivent les scientifiques.

L’hypothèse de l’étoile reste à confirmer

L’événement survenu dans la galaxie 1ES1927+654 a été étudié lors d’une ambitieuse campagne d’observations, incluant plusieurs installations :

• l’instrument NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer),
• un spectroscope de la Nasa installé à bord de la Station spatiale internationale,
• le télescope spatial Swift de la Nasa spécialisé dans l’observation des sursauts gamma,
• l’observatoire spatial XMM-Newton de l’ESA, qui étudie les rayons X mous.

L’énigme n’est pas entièrement résolue, car l’hypothèse de l’étoile reste à confirmer. D’autres analyses devraient être conduites par les scientifiques afin de mieux cerner cet événement. Les transformations connues par 1ES1927+654 « offrent une opportunité sans précédent de sonder la physique de l’accrétion », concluent les auteurs.