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Voici à quoi ressemble un trou noir qui avale une étoile

Illustration d'une étoile aspirée par un trou noir supermassif.

Cette illustration artistique montre un flux lumineux de matière laissé par une étoile qui est aspirée par un trou noir supermassif.

Photo : NASA/JPL-Caltech

Radio-Canada

Des astronomes américains ont réussi à visualiser la rencontre fatale d’une étoile et d’un trou noir de masse intermédiaire en combinant les observations d'une éruption de rayons X avec les données des modèles théoriques.

Illustration montrant les forces gravitationnelles exercées par un trou noir sur une étoile.

Lorsqu'une étoile s'aventure trop près d'un trou noir, les forces gravitationnelles créent des marées intenses qui brisent l'étoile en un flux de gaz, provoquant un phénomène cataclysmique.

Photo : NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA/GESTAR)

Lorsqu'une étoile s’aventure trop près d’un trou noir, il se produit un phénomène appelé perturbation par effet de marée. Cette perturbation se produit lorsque l’étoile se rapproche suffisamment de l'horizon des événements d’un trou noir pour être déformée puis déchirée par ses forces de marée.

Repères

  • Un trou noir est un objet céleste qui possède une masse extrêmement importante dans un volume très petit. Comme si le Soleil ne faisait que quelques kilomètres de diamètre ou que la Terre était comprimée dans la tête d’une épingle.
  • Ils sont si massifs que rien ne s'en échappe, ni la matière ni même la lumière. Ils sont donc pratiquement invisibles.
  • L'horizon des événements marque la limite immatérielle de l'entrée dans le trou noir. Ce contour du trou noir est considéré comme l’un des endroits les plus violents de l'Univers, et le point de non-retour au-delà duquel tout – c’est-à-dire les étoiles, planètes, gaz, poussière, et toute forme de rayonnement électromagnétique, y compris la lumière – serait irréversiblement aspiré.

Un repas astronomique

Dans les présents travaux, la Pre Ann Zabludoff et ses collègues de l'Université de l'Arizona ont analysé la perturbation connue sous le nom de J2150 et associée à un trou noir de masse intermédiaire.

La détection de ce trou noir au moment où il engloutissait une étoile nous a donné l’occasion d'observer ce qui autrement serait invisible, explique dans un communiqué la Pre Zabludoff. De plus, l'analyse de l’éruption nous a permis de mieux cerner cette catégorie toujours mystérieuse de trous noirs, qui pourrait bien représenter la majorité des trous noirs au centre des galaxies.

Le trou noir intermédiaire en question est d'une masse particulièrement faible pour ce type d’astres, correspondant à seulement 10 000 fois la masse du soleil.

À ce jour, des dizaines d'événements de perturbation de marée ont été observés dans les centres de grandes galaxies abritant des trous noirs supermassifs. Mais seulement une minorité d'entre eux ont été observés dans les centres de petites galaxies qui pourraient contenir des trous noirs intermédiaires.

Pourtant, aucune donnée recueillie à ce jour n’était assez détaillée pour prouver qu'une éruption individuelle associée à une perturbation de marée était alimentée par un trou noir intermédiaire.

Grosse galaxie, gros trou noir

Les centres de presque toutes les galaxies de taille similaire à celle de notre Voie lactée abritent des trous noirs supermassifs. Ces objets célestes présentent une masse comprise entre 1 million et 10 milliards de fois celle de notre Soleil.

La masse de ces trous noirs est en étroite corrélation avec la masse totale de leurs galaxies hôtes; les plus grandes galaxies accueillent les plus grands trous noirs supermassifs.

Les astrophysiciens ont plus de difficulté à documenter l'existence de trous noirs au centre de galaxies plus petites que la nôtre. En raison des limites de l'observation, il est difficile de découvrir des trous noirs centraux beaucoup plus petits que 1 million de masses solaires, estime l’astronome Peter Jonker, de l'Université Radboud, l’un des auteurs de ces travaux publiés dans l’Astrophysical Journal (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Malgré leur abondance présumée, l'origine des trous noirs supermassifs demeure un mystère, et de nombreuses théories différentes rivalisent actuellement pour les expliquer, ajoute M. Jonker.

Selon l’une d’elles, les trous noirs de masse intermédiaire pourraient être les graines à partir desquelles les trous noirs supermassifs se développent.

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