Les astronomes ont observé un événement cosmique unique : une étoile violemment déchirée et consumée par un trou noir. Cet événement, désigné AT2022zod, est important car le trou noir impliqué semble être un trou noir de masse intermédiaire (IMBH) insaisissable, une classe d’objets qui a longtemps intrigué les scientifiques. Cette découverte offre une rare opportunité d’étudier ces « intermédiaires » cosmiques dans la hiérarchie des trous noirs.
La nature des événements de perturbation des marées
Les événements de perturbation des marées (TDE) se produisent lorsqu’une étoile s’approche trop près d’un trou noir. L’immense gravité étire l’étoile en un mince courant de gaz – un processus souvent appelé « spaghettification ». Une partie de cette matière tombe dans le trou noir, tandis que le reste est éjecté par de puissants jets. Alors que l’on sait que ces événements se produisent à proximité de trous noirs supermassifs au centre des galaxies, celui-ci s’est produit loin du noyau galactique.
Une éruption inhabituelle dans une galaxie lointaine
L’éruption, détectée en octobre 2022, est originaire de la galaxie SDSS J105602.80+561214.7, à environ 1,5 milliard d’années-lumière. Contrairement aux TDE typiques, qui durent des centaines de jours, AT2022zod s’est estompé en un peu plus d’un mois. Cette courte durée, combinée à sa situation excentrée – à environ 10 000 années-lumière du trou noir supermassif de la galaxie – suggérait qu’un trou noir plus petit, mais néanmoins important, en était responsable.
“La combinaison du fait d’être hébergé par une galaxie elliptique, abritant de grandes populations d’amas d’étoiles, tout en étant non nucléaire et de courte durée, nous a intrigués par le fait qu’il pourrait s’agir de l’un des trous noirs de masse intermédiaire insaisissables qui pourraient exister en dehors du centre de la galaxie”, a expliqué Kristen Dage, chef d’équipe à l’Université Curtin.
Le mystère des trous noirs de masse intermédiaire
Les trous noirs supermassifs peuvent avoir des millions ou des milliards de fois la masse de notre soleil, tandis que les trous noirs de masse stellaire varient généralement de 3 à des centaines de masses solaires. Les IMBH comblent le fossé entre ces deux, mais restent incroyablement difficiles à trouver. Les scientifiques pensent que les IMBH pourraient jouer un rôle clé dans la croissance des trous noirs supermassifs, mais leur relative rareté les rend difficiles à étudier.
“Nous sommes excellents dans la recherche de trous noirs supermassifs, et grâce aux détecteurs d’ondes gravitationnelles LIGO-Virgo-Kagra, nous nous améliorons dans la recherche de trous noirs de masse stellaire, mais je pourrais compter sur mes mains le nombre de candidats trous noirs de masse intermédiaire qui ont atteint une sorte de consensus au sein de la communauté astronomique”, a déclaré Dage.
Indices sur la formation et l’environnement
La découverte de ce TDE décentré fournit des indices sur l’endroit où les IMBH pourraient résider. Les astronomes théorisent que l’événement s’est produit au sein d’un amas d’étoiles dense, tel qu’un amas globulaire ou une galaxie naine ultracompacte (UCD). Ces environnements regorgent d’étoiles vieillissantes, fournissant suffisamment de carburant pour la fusion et la croissance des trous noirs.
Les origines des UCD elles-mêmes sont débattues. Certaines pourraient être des restes de galaxies naines dénudées, tandis que d’autres pourraient être le résultat de collisions d’amas globulaires. Déterminer quel scénario est correct pourrait révéler un aperçu de la façon dont les IMBH se forment et évoluent.
L’avenir de la chasse IMBH
Les futurs télescopes, comme l’observatoire Vera C. Rubin, devraient révolutionner la recherche d’IMBH. Son Legacy Survey of Space and Time, qui s’étalera sur une décennie, analysera des millions d’amas d’étoiles, augmentant ainsi les chances de détecter davantage de TDE provoqués par ces objets insaisissables.
La découverte d’AT2022zod constitue une avancée cruciale dans la compréhension de la population des trous noirs de masse intermédiaire et de la manière dont ils contribuent à l’écosystème cosmique plus large.
Grâce aux observations continues et à l’amélioration de la technologie, les scientifiques sont sur le point de percer enfin les mystères entourant ces trous noirs « chaînons manquants ».
