Des chercheurs ont assisté à l'engloutissement d'une étoile par un trou noir en temps réel

Vue d’artiste d’une étoile subissant l’effet de marée d’un trou noir supermassif — © ESO / M. Kornmesser

Les astronomes ont récemment observé la « spaghettification » d’une étoile par un trou noir à plus de 215 millions d’années-lumière de la Terre. S’étant étalé sur six mois, cet évènement a impliqué la mise en lambeaux de l’astre mourant par de gigantesques forces gravitationnelles.

Mort par spaghettification

Objets très voraces, les trous noirs engloutissent tout ce qui s’approche trop près de leur incroyable force gravitationnelle. L’intensité de ces forces étant proportionnelle à la distance à laquelle se trouve l’objet englouti, la partie de ce dernier se trouvant face au trou noir est soumise à une gravité beaucoup plus forte, ce qui a pour effet de l’étirer comme un spaghetti. D’où l’emploi du terme « spaghettification » pour décrire un tel phénomène, connu scientifiquement sous le nom d’événement de rupture ou perturbation par effet de marée, et pouvant s’étaler sur plusieurs mois.

Les étoiles font partie des objets pouvant subir ce sort, et de tels événements sont détectés périodiquement sous la forme de brillants éclats de lumière, s’estompant ensuite en quelques mois environ. Toutefois, étudier un tel processus se révèle souvent compliqué, en raison de l’énergie libérée lorsque la matière tombe dans le trou noir, générant un épais rideau de poussières et de débris masquant la scène.

Dans le cadre de travaux présentés dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, des chercheurs ont eu l’occasion de suivre en temps réel l’évènement AT2019qiz.

Animation montrant la « spaghettification » d’une étoile

« C’est parce que nous l’avons détecté tôt que nous avons pu voir le rideau de poussières et de débris se lever lorsque le trou noir a éjecté cette puissante gerbe de matière à des vitesses pouvant atteindre 10.000 km/s », explique Kate Alexander, co-auteure de l’étude. « Cet exceptionnel ‘coup d’œil derrière le rideau’ nous a fourni la première occasion de déterminer l’origine de la matière obscurcissante et de suivre en temps réel comment elle enveloppe le trou noir. »

Une véritable « pierre de Rosette »

Le Very Large Telescope (VLT) et le New Technology Telescope (NTT) de l’Observatoire européen austral ont suivi l’étoile concernée pendant six mois. Réalisées dans l’ultraviolet, l’optique, les rayons X et la lumière radio, ces observations rapides et approfondies ont permis pour la première fois de montrer que l’éruption de lumière était directement liée à la matière s’écoulant de l’astre.

« Les observations ont montré que l’étoile avait à peu près la même masse que notre propre Soleil, et qu’elle en a perdu environ la moitié au profit du monstre qu’est le trou noir, qui est plus d’un million de fois plus massif », avance le chercheur Matt Nicholl.

Selon l’équipe, AT2019qiz pourrait servir de « pierre de Rosette » afin d’interpréter les observations futures d’évènements similaires, ce qui débouchera sur une meilleure compréhension des trous noirs supermassifs et de la façon dont la matière se comporte dans les environnements de gravité extrême les entourant.

Par Yann Contegat, le 16 octobre 2020