L’écho des rayons X a montré un trou noir dans le gros plan du « tueur »

Par: Monique Menard | 2020-04-25

Il y a environ 3,9 milliards d’années, l’intense attraction exercée par la marée d’un énorme trou noir au centre d’une galaxie lointaine a écrasé une étoile qui s’était trop approchée. Lorsque les rayons X produits par l’événement ont atteint la Terre le 28 mars 2011, ils ont été captés par le satellite Swift de la NASA. Quelques jours après la découverte du « meurtre », les astronomes ont conclu que l’explosion, appelée Swift J1644 + 57, était une destruction de l’étoile par la marée et une renaissance soudaine d’un trou noir auparavant inactif.

Dans une nouvelle étude, des astronomes utilisant les observations archivées du satellite Swift, du satellite à rayons X orbital Newton de l’ESA et de l’Observatoire spatial à rayons X de Suzaku au Japon ont découvert les réflexions des éclairs de rayons X provenant d’un trou noir dévorant une étoile et, pour la première fois, ont cartographié le flux de gaz à proximité du monstre réveillé.

Les débris stellaires tombant dans un trou noir sont recueillis dans une structure rotative appelée disque d’accrétion. Le gaz y est comprimé et chauffé à des millions de degrés avant d’atteindre l’horizon des événements dont il ne peut plus s’échapper. Le disque d’accrétion du Swift J1644+57 était plus épais, plus turbulent et plus chaotique que les disques stables qui avaient réussi à s’aligner dans la structure tournante.

L’une des surprises de l’étude est que des rayons X à haute énergie se produisent à l’intérieur du disque. Les premiers astronomes croyaient que la plupart des radiations provenaient de jets étroits de particules accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière.

« Nous voyons le flux du Swift J1644 + 57, mais les rayons X proviennent d’une zone compacte près d’un trou noir à la base d’un entonnoir circulaire à gaz incident », a déclaré le coauteur Lysisin Dai, chercheur à l’université du Maryland à College Park.


Image de Swift J1644 + 57, reçue le 28 mars 2011. Crédits: NASA/Swift/Stefan Immler

Les rayons X qui se produisent à proximité d’un trou noir excitent les ions de fer, les rendant fluorescents avec une lueur distinctive à haute énergie. Le Swift J1644 + 57 est l’une des trois ruptures de marée connues qui ont produit des rayons X à haute énergie, et reste le seul événement à ce jour à avoir été capturé à son apogée.

« La lumière directe d’un flash a différentes propriétés avec son écho, et nous pouvons détecter les échos en surveillant les changements de luminosité des rayons X de différentes énergies », a ajouté le coauteur John Miller, professeur d’astronomie à l’université du Michigan.

Les chercheurs ont estimé la masse du trou noir à environ un million de masses solaires, mais n’ont pas encore pu mesurer ses spins. Avec la modélisation future des flux d’accrétion, l’équipe espère qu’elle réussira.

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