Au cours d'une année type, plus d'un million de personnes visitent le parc national de Yellowstone, où le geyser Old Faithful projette régulièrement un jet d'eau bouillante haut dans l'air. Maintenant, une équipe internationale d'astronomes a découvert un équivalent cosmique, une galaxie lointaine qui éclate environ tous les 114 jours.

À l'aide de données provenant d'installations telles que l'observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA et le satellite de surveillance des exoplanètes en transit (TESS), les scientifiques ont étudié 20 explosions répétées d'un événement appelé ASASSN-14ko. Ces divers télescopes et instruments sont sensibles à différentes longueurs d'onde de la lumière. En les utilisant de manière collaborative, les scientifiques ont obtenu des images plus détaillées des explosions.

"Ce sont les éruptions multi-longueurs d'onde récurrentes les plus prévisibles et les plus fréquentes que nous ayons vues depuis le noyau d'une galaxie, et ils nous donnent une occasion unique d'étudier en détail ce Old Faithful extragalactique, " dit Anna Payne, un diplômé de la NASA à l'Université d'Hawai'i à Mānoa. "Nous pensons qu'un trou noir supermassif au centre de la galaxie crée les sursauts car il consomme partiellement une étoile géante en orbite."

Payne a présenté les conclusions mardi, 12 janvier à la 237e réunion virtuelle de l'American Astronomical Society. Un papier sur la source et ces observations, dirigé par Payne, fait l'objet d'un examen scientifique.

Les astronomes classent les galaxies avec des centres inhabituellement brillants et variables comme des galaxies actives. Ces objets peuvent produire beaucoup plus d'énergie que la contribution combinée de toutes leurs étoiles, y compris des niveaux de visibilité plus élevés que prévu, ultra-violet, et la lumière des rayons X. Les astrophysiciens pensent que l'émission supplémentaire vient de près du trou noir supermassif central de la galaxie, où un disque tourbillonnant de gaz et de poussière s'accumule et se réchauffe à cause des forces gravitationnelles et de friction. Le trou noir consomme lentement la matière, ce qui crée des fluctuations aléatoires dans la lumière émise par le disque.

Mais les astronomes sont intéressés à trouver des galaxies actives avec des éruptions qui se produisent à intervalles réguliers, qui pourraient les aider à identifier et à étudier de nouveaux phénomènes et événements.

"ASASSN-14ko est actuellement notre meilleur exemple de variabilité périodique dans une galaxie active, malgré des décennies d'autres revendications, parce que le moment de ses poussées est très cohérent au cours des six années de données analysées par Anna et son équipe, " a déclaré Jeremy Schnittman, un astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, qui étudie les trous noirs mais n'a pas participé à la recherche. "Ce résultat est un véritable tour de force de l'astronomie d'observation multi-longueurs d'onde."

ASASSN-14ko a été détecté pour la première fois le 14 novembre, 2014, par le sondage automatisé All-Sky pour les supernovae (ASAS-SN), un réseau mondial de 20 télescopes robotiques dont le siège est à l'Ohio State University (OSU) à Columbus. Cela s'est produit dans l'ESO 253-3, une galaxie active à plus de 570 millions d'années-lumière dans la constellation australe Pictor. À l'époque, les astronomes pensaient que l'explosion était très probablement une supernova, un événement ponctuel qui détruit une étoile.

Six ans plus tard, Payne examinait les données ASAS-SN sur les galaxies actives connues dans le cadre de son travail de thèse. En regardant la courbe de lumière ESO 253-3, ou le graphique de sa luminosité dans le temps, elle a immédiatement remarqué une série de fusées éclairantes régulièrement espacées - un total de 17, tous séparés d'environ 114 jours. Chaque éruption atteint son pic de luminosité en cinq jours environ, puis diminue progressivement.

Payne et ses collègues ont prédit que la galaxie s'embraserait à nouveau le 17 mai, 2020, ils ont donc coordonné des observations conjointes avec des installations terrestres et spatiales, y compris les mesures multi-longueurs d'onde avec Swift. ASASSN-14ko est entré en éruption juste à temps. L'équipe a depuis prédit et observé des éruptions ultérieures les 7 et 20 décembre.

Les chercheurs ont également utilisé les données TESS pour un aperçu détaillé d'une précédente éruption. TESS observe des pans du ciel appelés secteurs pendant environ un mois à la fois. Au cours des deux premières années de la mission, les caméras ont collecté une image de secteur complet toutes les 30 minutes. Ces instantanés ont permis à l'équipe de créer une chronologie précise d'une éruption qui a commencé le 7 novembre. 2018, suivre son émergence, monter à la luminosité maximale, et décline dans les moindres détails.

« TESS a fourni une image très complète de cette éruption particulière, mais à cause de la façon dont la mission imagine le ciel, il ne peut pas tous les observer, " a déclaré le co-auteur Patrick Vallely, membre de l'équipe ASAS-SN et chercheur diplômé de la National Science Foundation à l'OSU. "ASAS-SN collecte moins de détails sur les explosions individuelles, mais fournit une base de référence plus longue, ce qui était crucial dans ce cas. Les deux enquêtes se complètent."

En utilisant les mesures de l'ASAS-SN, TESS, Swift et autres observatoires, dont le NuSTAR de la NASA et le XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne, Payne and her team came up with three possible explanations for the repeating flares.

One scenario involved interactions between the disks of two orbiting supermassive black holes at the galaxy's center. Recent measurements, also under scientific review, suggest the galaxy does indeed host two such objects, but they don't orbit closely enough to account for the frequency of the flares.